Lò vi sóng phát ra sóng điện từ tần số cao, gọi là vi ba, có đặc tính làm các phân tử nước trong thức ăn xoay đảo liên tục hàng tỷ lần mỗi giây theo chiều sóng thay đổi. Sự xoay đảo ma sát giữa các phân tử này sinh ra nhiệt ngay bên trong thức ăn, khác hẳn cách bếp thông thường làm nóng từ ngoài vào trong qua tiếp xúc trực tiếp với lửa hay mặt bếp nóng. Đĩa sứ, thủy tinh chịu nhiệt hay nhựa chuyên dụng cho lò vi sóng gần như không chứa phân tử nước tự do, nên sóng vi ba xuyên qua chúng mà ít tương tác, khiến chúng ít nóng lên trực tiếp.

Nguyên nhân sâu xa nằm ở tính chất phân cực của phân tử nước: mỗi phân tử nước có một đầu mang điện dương nhẹ, một đầu mang điện âm nhẹ, giống như một thanh nam châm nhỏ xíu. Sóng vi ba tạo ra điện trường đổi chiều liên tục hàng tỷ lần mỗi giây, khiến các phân tử nước cố xoay theo để bắt kịp chiều điện trường, và chính ma sát giữa hàng tỷ phân tử xoay đảo đó sinh ra nhiệt. Vật liệu như sứ, thủy tinh, nhựa chịu nhiệt được cấu tạo từ các phân tử không phân cực mạnh như vậy nên gần như trong suốt với sóng vi ba, sóng xuyên qua mà không truyền năng lượng đáng kể vào chúng. Đĩa chỉ nóng lên gián tiếp do hấp thụ một phần nhiệt tỏa ra từ thức ăn nóng đặt tiếp xúc trực tiếp lên bề mặt đĩa, chứ không phải do sóng vi ba tác động trực tiếp lên đĩa.

Bạn có thể quan sát điều này khi hâm một tô súp trong lò vi sóng: phần súp bốc hơi nóng hổi ngay khi lấy ra, nhưng chạm vào thành đĩa sứ ở phần không tiếp xúc với súp thường vẫn còn mát, chỉ phần đáy đĩa tiếp xúc trực tiếp với súp nóng mới ấm lên chút ít. Đây cũng là lý do vì sao tuyệt đối không được cho đồ kim loại vào lò vi sóng: kim loại phản xạ sóng vi ba thay vì hấp thụ, có thể gây phóng tia lửa điện và hư hỏng lò, thậm chí gây cháy nếu để lâu.

Nhiều người nghĩ lò vi sóng làm nóng đồ ăn từ ngoài vào trong giống lò nướng thông thường, nhưng thực chất sóng vi ba có thể xuyên sâu vài xentimet vào thức ăn và làm nóng đồng thời ở nhiều lớp, chỉ với thức ăn quá dày phần lõi mới nóng chậm hơn phần ngoài. Cũng có người nghĩ đĩa sứ hay thủy tinh dùng trong lò vi sóng tuyệt đối không bao giờ nóng, nhưng nếu đĩa có hoa văn kim loại (viền vàng, bạc) thì vẫn có thể gây phóng tia lửa và làm nóng bất thường tại đúng vị trí hoa văn đó, nên cần chọn loại đĩa ghi rõ an toàn cho lò vi sóng.