微波生物效应是指生物体受到
微波照射后，在
生物化学、
生物物理、
组织形态、
生理功能、
行为等方面发生变化的现象。微波生物效应可分为有益效应和有害效应两类。这两类效应都可以由微波热效应或微波的非热效应引起。前者是微波场使生物组织中的盐离子、极性蛋白质分子、极性水分子加速和振动而引起，使受照射生物组织把所吸收的微波能转变为热能，因而使生物组织的温度升高。后者是无明显温升或与温升无关的一种效应。
微波医学应用就是一种有益的微波生物效应，它包括
微波诊断、
微波治疗、
微波解冻、微波解毒和
微波杀菌等。有害的微波生物效应包括引起眼
晶状体混浊的视觉效应；抑制精子产生的微波生殖腺效应；影响受精胚胎，使
胎儿畸形和发育缓慢的微波染色体效应和可能的微波遗传效应；引起失眠或嗜睡、头痛、头晕、疲乏的中枢神经效应；引起
血液动力学失调、心律加快或变慢、心脏房室传导阻滞、心肌病变的微波心血管效应；影响铁的代谢及
血红蛋白合成和白血球减少的微波造血系统效应以及影响内分泌及其他生理功能的微波效应等。
生物体是一个高度复杂的自适应系统，它具有适应环境变化的能力，并具有补偿外界环境施加于它的影响的能力。因此，若所引起的微波生物效应是在生物体的生理补偿范围以内的，则微波生物效应不一定意味着是一次伤害，停止受到微波照射一段时间后，已出现的现象会自行消失。
由于微波对人体有伤害作用，对从事微波技术工作的人和接受微波治疗的病人的病灶以外的部位都应采取一定的防护措施，可用铜丝网或铁丝网（网孔的大小依微波的频率而定,频率高的网孔小,而频率低的网孔大）来屏蔽，或穿戴特制的沉积有铜或银的微波防护服、防护帽和
防护眼镜。中国于1979年制定的《微波辐射暂行卫生标准》规定：
（3）由于特殊情况，需要在大于1毫瓦/平方厘米环境工作时，必须使用个人防护用品。但日剂量不得超过300微瓦时/平方厘米。一般不容许在超过5毫瓦/平方厘米辐射环境下工作。