微波化学反应器利用微波能量对物质进行加热，其工作原理如下：
微波是一种波长极短的电磁波，具有高频率。自然界的微波分散不集中，不能作为能源。而微波化学反应器中的磁控管可以将电能转变为微波，以每秒2450MHz的振荡频率穿透介质。当介质具有合适的介电常数和介质耗损时，便会在交变得电磁场中发生高频振荡，使能量在介质内部积蓄起来。
对于化学反应而言，微波加热可同时产生热效应和非热效应。微波加热的特点包括：快速加热，能以光速在物体中传播，瞬间将微波能转换为物质的热能；快速响应能力，能快速启动、停止及调整输出功率；加热均匀，里外同时进行加热；选择性加热，介质损耗大的，加热后温度高，反之亦然；加热效率高，被加热物自身发热，没有热传导过程，周围的空气及加热箱没有热损耗；加热渗透力强，透热深度可达几厘米到十几厘米。
在微波化学反应器中，家用微波炉磁控管的功率输出通常是基本固定的，较小功率依靠改变电流的通/断时间来实现。通过微电脑对电流通/断的严格定时控制，选择相同的工作状况可以获得重复的化学反应条件。
不同的物质吸收微波的能力不同，其加热效果也各不相同，这主要取决于物质的介质损耗。例如，四氟乙烯等非极性材料吸收微波的能力较弱，但在金属表面会被反射。
