No interior de todos os fornos de micro-ondas, há uma válvula termoiônica, chamada de magnétron, capaz de transformar a energia elétrica em ondas eletromagnéticas. Quando esse dispositivo é aquecido ele emite elétrons que são defletidos pelo campo magnético de dois ímãs. O movimento de rotação dos elétrons é controlado de forma que se emitam ondas eletromagnéticas de exatamente 2450 MHz.
Após a sua geração, as ondas eletromagnéticas que deixam o magnétron são refletidas por um ventilador metálico que as direciona para o interior do forno, que é metálico por dentro, e, por isso, é capaz de blindar a passagem dessas micro-ondas para o meio externo.
Quando as ondas eletromagnéticas formadas no interior do forno micro-ondas são absorvidas pelos alimentos deixados em seu interior, as moléculas de água entram em ressonância com as ondas incidentes, aumentando a temperatura do alimento de maneira aproximadamente uniforme, de fora para dentro.
Outras substâncias, como óleos e açúcares, não podem ser aquecidos pelas micro-ondas, uma vez que suas moléculas não são polares como as moléculas de água e, portanto, não podem ser excitadas com a mesma facilidade.