습열멸균은 연구가 비교적 깊고 사용이 넓은 멸균 방식이다.온도가 세포의 가장 좋은 생리활동의 온도범위를 초과할 때 온도가 높아짐에 따라 세포대사가 완만하고 세포의 생장 및 번식이 최종적으로 중지된다.각 세포는 온도에 대한 내성이 상한선이 있는데 일단 온도가 그 상한선을 초과하면 생명작용을 하는 단백질, 효소 및 핵산이 파괴되여 세포에 불가역적인 사망이 발생하게 된다.간단히 말해서, 기계적으로 습열 멸균 중 아포의 사망은 단백질의 변성에 속하며, 필요한 멸균 온도는 비교적 낮다.이와 달리 건열멸균은 기계적으로 산화에 속하기 때문에 습열멸균보다 멸균온도가 훨씬 높다.
온도는 열에너지의 도량이다.열량은 물체와 그 주변 환경 사이에 온도 차로 인해 에너지 전이가 발생한 결과이다.
습열멸균방식을 채용하기에 적합한 제품이나 물품에 대해 말하면 습열멸균은 아주 경제적이고 효과적인 방법이다.포화증기는 습열멸균에서 가장 흔히 볼 수 있는 방식이다.포화증기멸균, 과열수멸균 (분사, 직접침포/과열수회전멸균 등) 은 전도, 대류, 복사를 포함한 여러가지 형식의 에네르기전이가 발생하고있다.습열멸균에서 에너지(열에너지)는 용기벽을 통해 피멸균약액에 전달되거나 멸균 후 매질(증기 또는 과열수)을 통해 직접 접촉해 피멸균품에 전달되는 형태가 열전도에 해당한다.
포화증기멸균에서 에네르기의 전이는 주로 증기의 상변에 의거한다.물이 액체 상태에서 증기 상태로 변할 때, 대량의 열에너지 (기화열: 540칼로리/그램) 를 흡수해야 한다.멸균 과정에서 증기가 온도가 낮은 물체에 닿으면 540칼로리/그램의 잠열을 방출해 물체의 온도가 증기 온도와 같을 때까지 응축수를 생성한다.이 효율적인 열 전달 방식은 다른 어떤 방법과도 비교할 수 없다.사전 진공 멸균 절차에서는 고진공이나 맥동 진공 멸균을 막론하고 멸균 초기에 가능한 한 챔버 및 멸균 물품 (예: 필터, 옷, 마스크, 주입기 부품, 호스 등) 의 공기를 배제했다.그러나 이것은 멸균을 방해하는 모든 장애물을 제거했다는 것을 의미하지는 않는다. 응축수의 적시적이고 원활한 배출과 공기 배출도 마찬가지로 중요하다. 응축수가 제때에 배출되지 않으면 증기 멸균의 효과에 큰 영향을 줄 수 있다.
과열수 멸균 과정 중 에너지의 전이는 주로 과열수의 질량 (mass) 에 의존하며, 열을 가진 대량의 과열수는 피멸균 제품과 직접 접촉하여 용기 벽을 통해 열에너지를 용기의 내용물에 전달하고 그 중의 미생물을 죽인다.따라서 멸균의 균일성을 높이기 위해서는 분사 순환이 필요하다.뜨거운 물을 뿌려 멸균하는 과정에서 적재가 멸균 프로그램에 미치는 영향이 적다는 데이터가 있다. 회전식 멸균기가 균형을 유지할 필요가 없다면 대체품을 사용하여 멸균기를 가득 채운 후 만재 멸균 절차에 따라 처리할 필요가 없다.
멸균의 효과를 높이려면 멸균설비의 설치, 멸균프로그람설계에 각별히 관심을 돌려야 하는데 이는 습열멸균검증이 성공하기 위해 반드시 거쳐야 할 길이기도 하다.