纳他霉素依靠其内酯环结构与真菌细胞膜上的甾醇化合物作用，形成抗生素—甾醇化合物，从而破坏真菌的细胞质膜的结构。大环内脂的亲水部分（多醇部分）在膜上形成水孔，损伤细胞膜通透性，进而引起菌内氨基酸，电解质等物质渗出，菌体死亡。当某些微生物细胞膜上不存在甾醇化合物时，纳他霉素就对其无作用，因此纳他霉素只对真菌产生抑制，对细菌和不产生活性。

1982年6月，美国FDA正式批准纳他霉素可以用作食品防腐剂。1996年，中国食品添加剂标准化学技术委员会正式批准纳他霉素可作为食品防腐剂。FAO/WHO联合食品添加剂委员会规定了人体可无条件接受每天摄入每公斤体重0.3mg的纳他霉素。JECFA/EC也授权通过批准。人体通常摄入量远远低于安全量以下，即使消费量很大的奶酪和香肠也如此。

我国国标GB2760规定了那他霉素的适用范围和用量：乳酪、肉制品、肉汤、西式火腿、广式月饼、糕点表面等，用200-300mg/kg悬浮液喷雾或浸泡。残留量应小于10mg/kg