A radiação de micro-ondas é um tipo de radiação eletromagnética, que pode ser poderosa como o uso de raios-X ou fraca como ondas de radiofrequência usadas em radiodifusão. Segundo a Food and Drug Administration (FDA), o uso de micro-ondas enquadra-se na categoria de radiação de radiofrequência e o limite federal permite vazamento destas ondas até 5 miliwatts (mW). Várias fontes incluindo FDA, FCC (Comissão Federal de Comunicações), EPA (Agência de Proteção Ambiental) e OMS (Organização Mundial de Saúde) concluem que isso não é suficiente para causar efeitos de saúde em pessoas expostas ao uso de micro-ondas; no entanto, a exposição a alta potência demonstrou causar efeitos biológicos na saúde. Indivíduos podem ser expostos se houver um vazamento vindo do micro-ondas, no entanto, um vazamento emite apenas um baixo nível de radiação e normalmente não é suficiente para causar estes efeitos. Exposição de nível mais alto pode ocorrer através de riscos ocupacionais daqueles que trabalham diretamente com a radiação.
A exposição a níveis altos de radiofrequência (RF) de micro-ondas pode afetar o corpo humano da mesma forma que afeta os alimentos — aquecendo-o. Elevaria a temperatura corporal geral e aqueceria o tecido corporal rapidamente, causando uma queimadura dolorosa. Os níveis de RF seriam absorvidos no corpo e circulados através da corrente sanguínea e teriam um efeito negativo na sua capacidade termorreguladora e fisiologia, como limitar a capacidade de realizar tarefas cognitivas. Isto deve-se à sensibilidade do corpo ao calor excessivo. Isto é referido como um efeito "térmico".
O cristalino do olho é vulnerável a altos níveis de exposição a fornos de micro-ondas e pode causar irritação ocular de cataratas. Isto deve-se à falta de suprimento sanguíneo do olho e capacidade de arrefecimento limitada. O olho também mantém uma capacidade limitada de reparação, o que pode causar danos permanentes devido a detritos celulares. Este dano foi identificado através de exposição ocupacional crónica a radiação infravermelha, segundo Lydahl e Phillipson no seu artigo "Infrared Radiation and Cataract" de 1984.
Altos níveis de exposição a RF de micro-ondas podem danificar ou matar espermatozoides devido à sensibilidade do esperma ao calor. Um estudo de Watanabe intitulado "The Effect of Heat on the Human Spermatogenesis" em 1959 detetou contagens limitadas de esperma, ou esterilidade temporária, durando várias semanas. Como os olhos humanos, os testículos também são vulneráveis ao calor, pois contrai o fluxo sanguíneo.
Se a exposição a radiação eletromagnética de alta potência pode causar cancro é uma questão controversa. Muitos estudos foram conduzidos com uso de telemóveis em oposição ao uso de micro-ondas. Estudos que sugerem que a radiação está relacionada com cancro incluem Michelozzi et al em 2002, que encontraram um risco aumentado de leucemia infantil devido à exposição a uma estação de rádio de alta potência e Hardell et al em 2002, que concluíram um risco aumentado de tumores cerebrais entre usuários de telemóveis que usaram os telefones por mais de 10 anos. Estes estudos não são conclusivos, no entanto, devido a métodos experimentais.