Le microonde sono onde elettromagnetiche invisibili, come i raggi infrarossi e i raggi UVA delle lampade abbronzanti, l'unica differenza tra questi tipi di onde è la loro frequenza. I materiali cattivi conduttori elettrici, come l'acqua, i grassi e molte altre componenti alimentari, sono in grado di assorbire l'energia prodotta dalle microonde orientandosi nella direzione del campo elettrico che genera tali onde. Il campo elettrico di un forno a microonde modifica la propria direzione in modo estremamente rapido, ben cinque miliardi di volte al secondo: le particelle cercano di seguire questo campo, incrementando le proprie oscillazioni. Ciò si traduce in un aumento della temperatura nell'alimento, a causa dell'attrito generato da queste particelle in frenetico movimento.
Le microonde sono prodotte dal magnetron, un generatore ad alta frequenza, e vengono convogliate il più uniformemente possibile all'interno del forno, nella cavità di cottura. Un piatto girevole presente all'interno del forno permette di riscaldare uniformemente gli alimenti nonostante che le radiazioni non siano distribuite in modo perfettamente omogeneo.
Le pareti metalliche dell’involucro e una rete di metallo interna, incorporata nello sportello del forno, fanno sì che la radiazione sia riflessa e resti all'interno dell’apparecchio. All'apertura dello sportello, il magnetron si spegne immediatamente e, nel giro di 10 milionesimi di secondo il forno non emette più radiazioni.

La fuoriuscita di radiazioni ad alta frequenza dai forni a microonde in funzione è chiamata fuga di radiazioni: il valore massimo ammesso è di 5 mW/cm2 a una distanza di 5 cm. Alcuni studi che hanno analizzato le fughe di radiazioni da apparecchi nuovi e usati hanno rilevato che la fuga di radiazioni avviene con maggiore frequenza quando le guarnizioni degli sportelli dei forni a microonde sono logorate o sporche, oppure quando lo sportello o il dispositivo di chiusura è rovinato, e ciò nonostante, solo in un caso è stato superato il valore massimo ammesso per la fuga di radiazioni.
Per quanto riguarda l'esposizione delle persone alle radiazioni ad alta frequenza, cioè la potenza elettromagnetica assorbita dal corpo umano, in uno studio essa è stata misurata in diversi apparecchi, manipolati in modo da riprodurre i valori massimi ammessi per le fughe. Dalle misurazioni è risultato che sia a una distanza di 30 cm, sia a una distanza di 5 cm (corrispondente all'irradiazione della testa nell'atto di osservare attraverso il vetro dello sportello i cibi in cottura), i valori di esposizione erano molto inferiori alle raccomandazioni sui valori limite, e solo a contatto con il forno tali valori sono stati superati.
Prendiamo infine in considerazione i campi magnetici a bassa frequenza, quelli a cui siamo esposti quotidianamente a causa dei tanti dispositivi elettronici di cui non possiamo fare a meno. Tali campi magnetici sono prodotti dal trasformatore, dal motore del piatto girevole e dal potente trasformatore del magnetron. I valori misurati in uno studio su 34 forni a microonde sono risultati tutti inferiori al limite raccomandato di 100 µT. Inoltre, più la distanza dall’apparecchio aumentava, maggiormente i valori diminuivano. Per limitare al massimo l'esposizione a tali radiazioni, si consiglia di posizionare il forno con la parte destra (guardandolo frontalmente) a ridosso di una parete, poiché è da questa parte che le radiazioni si diffondono maggiormente.
Inoltre, diversi studi effettuati sugli occhi di soggetti che osservano attraverso il vetro dello sportello i cibi in cottura hanno dimostrato che, se lo sportello è ben chiuso, la radioesposizione è troppo bassa perché si verifichi un significativo aumento della temperatura e quindi un danno agli occhi stessi.
Concludendo, il forno a microonde è un elettrodomestico assulutamente sicuro, se le guarnizioni dello sportello e lo sportello stesso vengono mantenuti puliti e in buone condizioni. Se possibile, si consiglia di evitare il contatto diretto con il forno durante la cottura, e di posizionarlo con la parte destra a ridosso di una parete.

Uno dei problemi del forno a microonde è la grandezza della camera di cottura, in genere non molto grande. Conviene acquistare un forno con una capacità almeno media, di 28 litri: sono ancora abbastanza compatti e consentono la cottura di una discreta quantità di cibo poiché possono contenere al loro interno dei contenitori di diametro fino a 28-30 cm.
I forni a microonde possono o meno avere il grill: conviene acquistarli con questa funzione, particolarmente utile in alcune situazioni anche se il grill spesso non è particolarmente potente. I forni a microonde di ultima generazione possiedono i grill reclinabili, facili da pulire e interessanti in quanto consentono di grigliare i cibi non solo dall'alto verso il basso (per esempio, consentono di evitare l'utilizzo di castelli per avvicinare il cibo al grill).
Un'altra funzione che fa la differenza è la possibilità di bloccare il piatto girevole del forno a microonde, per fermare il cibo esattamente sotto al grill oppure per bloccare contenitori molto grandi che, girando, andrebbero a toccare le pareti.
Per quanto riguarda la potenza, conviene optare per un forno che raggiunga le 900 Watt, piuttosto che le 750 che sono la media dei forni a microonde sul mercato.
Il forno deve possedere un'ampia gamma di regolazione della potenza, per il resto le funzioni preimpostate non sono importanti perché rappresentano solo combinazioni di funzioni impostabili manualmente, poco interessanti una volta appreso il meccanismo di funzionamento del forno a microonde.