Un horno de microondas emite ondas de radio a 2,45 GHz a los alimentos en una cámara blindada que hace que las moléculas con un fuerte momento dipolar (especialmente agua) giren. El aumento en la energía cinética de las moléculas es calor (específicamente, este proceso se llama calentamiento dieléctrico).
No hay nada particularmente especial sobre el calentamiento dieléctrico que no sea el hecho de que solo hace que algunas de las moléculas del alimento vibren y el resto se caliente a través de la conducción térmica. La temperatura de los alimentos en el microondas nunca es mucho mayor que el punto de ebullición del agua, por lo que las reacciones que ocurren a temperaturas más altas (como la reacción de Maillard que dora la carne y el pan tostado) nunca ocurren.
Por lo tanto, un horno de microondas es mucho menos apto para alterar la composición química de sus alimentos que, por ejemplo, una sartén o un horno tostador.
Decir que un microondas altera el valor nutricional de los alimentos sería incorrecto. En realidad, no hay nutrientes que sean termolábiles a las temperaturas que se encuentran en un microondas, y ciertamente ninguno que sea específicamente inestable como para ser degradado por la radiación de microondas.
La comida preparada en el microondas debe ser tan nutritiva como la comida cocinada por cualquier otro medio. Si hay alguna pérdida de nutrientes, sería principalmente el resultado de la comida que libera el agua cuando está cocida, ya que algunos nutrientes solubles en agua se disolverían naturalmente en el agua que se liberó. Sin embargo, eso no es específico para cocinar en microondas de ninguna manera.