微波能量被介质材料吸收而转化为热能的现象，表现为微波能在材料中的总损耗。在微波场的作用下，电介质的极性分子从原来杂乱无章的热运动改变为按电场方向取向的规则运动，而热运动以及分子间相互作用力的干扰和阻碍则起着类似于内摩擦的作用，将所吸收的电场能量转化为热能，使电介质的温度随之升高。

电场能量的损耗用介质的损耗角正切 tgδ或介电常数的虚部ε″作定量表示。损耗角正切越大，则微波热效应越显著。带有松弛离子的电介质和有漏导损耗的介质也会消耗微波电磁场能量而发热。无极性分子的电介质的损耗角正切很小,其微波热效应可忽略。电磁波从空气透射进入介质内部,随着能量被逐渐消耗并转化为热能,其场强通常按指数规律衰减。微波能量减少到表面值的1/e2≈13.6%时的深度称为穿透深度，可用公式表示为式中λ0为自由空间波长，ε′为介电常数的实部。微波场在磁介质中的损耗由两部分组成：介电损耗与磁损耗。介电损耗仍用介质的损耗角正切表示，它与材料的电阻率有关，电阻率越大，介电损耗越小。磁损耗又称阻尼损耗，它与导磁率的虚部μ″成正比。若微波电磁场的功率过大，将会使磁介质的温度过高；若热平衡系统受到破坏，则会导致材料饱和磁化强度下降，甚至变为顺磁材料。

还有一张情况，那就是微波加热对生物体的热效应。它是指由微波引起的生物组织或系统受热而对生物体产生的生理影响。热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热；体内离子在微波作用下振动也会将振动能量转化为热量；一般分子也会吸收微波能量后使热运动能量增加。 如果生物体组织吸收的微波能量较少，它可借助自身的热调节系统通过血循环将吸收的微波能量 (热量)散发至全身或体外。 如果微波功率很强，生物组织吸收的微波能量多于生物体所能散发的能量，则引起该部位体温升高。 局部组织温度升高将产生一系列生理反应，如使局部血管扩张，并通过热调节系统使血循环加速，组织代谢增强，白细胞吞噬作用增强，促进病理产物的吸收和消散等。 微波的非热效应是指除热效应以外的其他效应，如电效应、磁效应及化学效应等。