季铵杀菌剂具有离子化合物的特性，极易溶于水，但不溶于非极性溶剂，并且化学性质稳定。这种杀菌剂的作用机理主要是通过静电力，氢键作用力和表面活性剂分子与蛋白质分子之间的疏水结合等，吸附带负电的细菌，使其聚集在细胞壁上，引起裂解和产生。 。室内的阻塞效应导致细菌的生长受到抑制并死亡。同时，其疏水性烷基还可以与细菌的亲水性基团相互作用，改变膜的通透性，然后发生裂解，破坏细胞结构，并导致细胞溶解和死亡。该类杀菌剂高效，低毒，无蓄积，对鱼类无毒，不易受pH变化影响，使用方便，对粘液层有很强的剥离作用，化学性能稳定，分散性好。缓蚀性能好等特点。

自从1935年发现阳离子表面活性剂的杀菌作用以来，迄今已开发了4至6代季铵盐杀菌剂产品。第一代是烷基二甲基苄基氯化铵，十六烷基三甲基氯化铵等；第二代是第一代衍生物，是在季铵盐的苯环或季氮上进行取代反应得到的：第三代产物是二烷基二甲基氯化铵，如二癸基二甲基氯化铵等。第四代是第一代和第三代的复合产品。替代为双季铵盐，例如：亚乙基双（十二烷基二甲基溴化铵），它们属于双子表面活性剂或二聚表面活性剂。

季铵杀菌剂不仅具有杀菌作用，而且对粘液具有很强的剥离作用。它可以杀死粘液下生长的硫酸盐还原细菌。与其他试剂一起使用时，它还具有缓蚀和协同作用。常见的是1227（十二烷基二甲基苄基氯化铵），1231（十二烷基三甲基氯化铵），乐果（十二烷基二甲基苄基溴化铵），1427（十四烷基二甲基苄基氯化铵），乙撑双（十二烷基二甲基溴化铵），乙撑双（十四烷基二甲基氯化铵）， 等等。

双季铵盐分子中有两个疏水基团，两个亲水基团和一个连接基团。其新颖的结构使性能更加出色；较低的临界胶束浓度可有效降低水的表面张力，显着增加水溶液的溶解性，还具有阻垢和调节pH的功能。对于双季铵盐，分子越不对称，正电荷越集中，杀菌效果越理想。如果分子结构具有强对称性，则表面活性将增加并且杀菌效果将降低。双季铵盐具有更好的杀菌去皮效果。南京工业大学开发的高效杀菌剂MQA，华中科技大学以甲硝唑为母体合成的杀菌剂甲硝唑，MBQA，天津化学研究所合成的。