微波治疗肿瘤主要是利用微波天线近场的生物制热效应，使肿瘤变性，从而达到治疗肿瘤的目的。微波的生物加热机制有两种，离子加热与偶极子加热，以偶极子加热为主。在生物体组织中，微波使组织中极性分子、离子在微波场中极化旋转并不断加速碰撞，这些不断碰撞的分子将产生大量的热能。这些热量足以使肿瘤内的蛋白质变性，从而彻底杀灭肿瘤，达到治疗的目的。微波对生物组织加热既与其其本身物理特性相关，又与被加热的生物组织的成份、结构及血流状态等多种因素相关。由于微波致生物组织加热是内源性加热，故具有热效率高、升温速度快、高温热场较均匀、凝固区内坏死彻底等突出优点。

以往大量的研究及我们的实验均证明，正常肝组织在54℃(1min)或60℃，即可发生不可逆性坏死，而肿瘤细胞的耐热性更差。在微波治疗中只要微波天线所形成的温度场能覆盖整个肿瘤区（事实上在临床要大于肿瘤边缘0.5~1.0cm），即可实现肿瘤的原味灭活。总之，热可直接造成癌细胞的细胞膜、胞浆、细胞器以及细胞核的完全毁坏。目前，影像引导下的的热消融治疗与传统的温热疗法在治疗方法及机制上均不同，故疗差异显著。