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苯甲酸鈉是酸性防腐劑，它在酸性介質中能轉化為有活性的苯甲酸，發揮與苯甲酸相同的作用。它是一種廣譜抗微生物物質，在pH值4.5以下時，能對各種菌類產生抑菌和殺菌作用，其防腐能力在pH為2.5～4.0時最佳。當pH值大于5.5時，苯甲酸鈉對很多霉菌和酵母的效果都大打折扣。實際應用中，苯甲酸鈉取代苯甲酸成為成為最常見的防腐劑的原因是在酸性條件下前者水溶性遠大于后者，在空氣中穩定，且在水溶液體系中更容易溶解和分散。在堿性介質中，苯甲酸鈉則無殺菌和抑制作用。
食品工業的發展帶動了食品添加劑的發展，1997年各類食品添加劑產量超過20萬噸。目前允許使用的防腐劑品種有30種，較常用的防腐劑主要有3 種，即苯甲酸、山梨酸、丙酸及其鹽類，其中苯甲酸鈉是使用時間最長、使用量最大的食品防腐劑。苯甲酸是一種有機殺菌劑，其抑菌效果最佳的pH值范圍為2.5 一4，當pH> 5.5 時，對很多霉菌、酵母效果較差。對一般微生物的完全抑制最小濃度為0.05 % 一 0.1%，苯甲酸進入機體后其毒性都是在肝臟內化解的，因此苯甲酸對肝功能衰弱者不宜多用。國際上有報道稱，使用苯甲酸(鈉)作食品添加劑有疊加中毒現象，雖然目前尚未取得統一認識，但在一些國家和地區已作出禁用的規定，如美國、日本、香港已禁止在罐頭食品中加人苯甲酸(鈉) 作防腐劑。而毒性較低的山梨酸鉀則得到了廣泛的應用。LD50(大鼠口服) 苯甲酸鈉為2700mg/kg，山梨酸為7.36g/kg，山梨酸的毒性比苯甲酸鈉低。由于苯甲酸的水溶性較差，所以一般都制成水溶性好的苯甲酸鈉應用。苯甲酸(鈉)是我國用量最大的食品防腐劑。主要用于醬油、醋、醬菜、碳酸飲料等產品的防腐防霉。
苯甲酸類防腐劑是以其未離解的分子發生作用的，未離解的苯甲酸親油性強，易通過細胞膜進入細胞內，干擾霉菌和細菌等微生物細胞膜的通透性，阻礙細胞膜對氨基酸的吸收；進入細胞內的苯甲酸分子，可酸化細胞內的儲備堿，進而抑制微生物細胞內呼吸酶系的活性，組織乙酰輔酶A縮合反應，從而起到防腐的作用。
雖然腎臟有排毒功能，一般1～2d內可以將安全劑量的防腐劑排出體外，但如果長期且同時食用多種含有同類的防腐劑的食物，也會對人體產生多種毒害作用。長期大量食用含苯甲酸鈉防腐劑的食物，會引起人慢性苯中毒，其癥狀主要表現為神經衰弱、頭痛、記憶力衰退、失眠、乏力、再生障礙性貧血等，嚴重的會造成急性蕁麻疹、血管性水腫，甚至損壞肝細胞和引起致癌等癥狀。
鑒于對苯甲酸鈉安全性的考慮，雖然仍有許多國家允許其在食品中作為防腐劑被添加食用，但應用范圍已越來越窄，添加劑量也被嚴格監控。在美國，苯甲酸鈉的最大允許使用量為0.1wt%。當前我國食品安全國家標準GB2760-2016《食品添加劑使用標準》規定“苯甲酸及其鈉鹽”的使用限量，其中碳酸飲料的最大限量為0.2g/kg、植物類飲料的最大限量為1.0g/kg、果蔬汁（漿）類飲料的最大限量為1.0g/kg。
添加食品防腐劑的目的是為了改善食品品質、延長保存期、方便加工和保全營養成分。只要按照國家規定的品種范圍和使用量進行添加苯甲酸鈉，都是允許的，也是安全的。誠然，我國在食品添加劑法律規定上也有些欠缺，作為食品科學工作者面對著公眾對食品安全的空前關注或企業追求利益的壓力，應該本著負責的科學的態度進行論證，而不能憑空想象，隨意曲解食品防腐劑，誤導公眾，導致公眾對現代食品工業失去信心甚至產生恐慌。如果那樣的話，將會使食品工業的發展和食品安全問題的解決陷入被動。
防腐劑在藥品中的作用是防止或抑制病源性微生物的發育生長，在各種半固體制劑和溶液制劑中得到廣泛的應用。目前常用的防腐劑有苯甲酸鈉，尼泊金酷類及山梨酸等。苯甲酸鈉一般在中性或微酸性的制劑中使用，其用量一般不高于0.3%，在國內生產的合劑、中草藥糖漿劑類的液體制劑中使用較多。苯甲酸鈉也可與尼泊金醋混合使用作藥品制劑的防腐劑。
近幾年受內需不足影響，染料產量自1997年達到高峰以來連續出現下降，對苯甲酸鈉需求量相應減少，預計2000年需苯甲酸鈉約1300噸左右。