Chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của rất nhiều vi khuẩn như E.coli,
Staphylococcus aureus,… Ngoài ra các thí nghiệm cũng cho thấy có rất nhiều ion kim loại có thể ảnh hưởng tới đặc tính kháng khuẩn của chitosan như: K+, Na+, 𝑀𝑔2+,
𝐶𝑎2+,… Cơ chế chính xác về hoạt động kháng khuẩn của chitosan vẫn chưa được nghiên cứu và công bố rõ ràng, những cơ chế chính đã được đề xuất như sau [23]. Tương tác giữa các ion tích điện dương trên các phân tử chitisan và các ion tích điện âm trên màng tế bào vi sinh vật dẫn đến thay đổi trong cấu trúc màng tế bào, thay đổi khả năng thẩm thấu gây rò rỉ protein và các thành phần khác trong tế bào, làm giảm chức năng sinh lý và sinh hóa của vi khuẩn dẫn đến mất khả năng bảo vệ, trao đổi chất của tế bào. Chitosan có độ deacetyl trên 95% cho hiệu quả kháng khuẩn tốt với cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm, chitosan có khối lượng phân tử từ 50-80 kDa cho kháng khuẩn tốt nhất [47]. Theo Serrano (2000) và Samar (2013) cho thấy rằng chitosan tác động kháng khuẩn lớn khi trọng lượng phân tử thấp [45],[46]. Một nghiên cứu khác đã chứng minh rằng hiệu quả kháng nấm trên E.coli giảm khi trọng lượng phân tử của chitosan tăng, và chỉ ra rằng 1,5 kDa là trọng lượng phân tử tối ưu của chitosan để kháng vi sinh [50]. Vì vậy, khả năng kháng vi khuẩn, kháng nấm của chitosan phụ thuộc rất nhiều vào độ deacetyl và khối lượng phân tử của chitosan.
Chitosan ức chế hệ thống sinh sản của virus thực vật đã được nghiên cứu, mức độ ngăn cản sự truyền nhiễm virus khác nhau theo trọng lượng phân tử của chitosan, có nhiều nghiên cứu kết luận rằng chitosan có khả năng kháng virus trên khoai tây, thuốc lá, dưa chuột,…[36].
Hoạt tính kháng nấm của chitosan được chứng minh qua các nghiên cứu với nhiều loại nấm khác nhau: Saccharomycodes ludwigii, Pseudomonas fragi, Candia,
Zygosaccharomyces bailii, Pyricularia grisea,… Sự ức chế và làm ngưng hoạt động
của nấm men, nấm mốc phụ thuộc vào nồng độ chitosan, pH, nhiệt độ, đặc điểm dinh dưỡng.