根據天然食品防腐劑的來源不同，可分為：微生物源、動物源、植物源、礦物提取物及天然有機化合物。
微生物源天然食品防腐劑——由微生物中產生的抑菌物質。由細菌中產生的抑菌物質稱為細菌素，它是一種多肽(抗菌肽)或多肽與糖和脂的復合物。酵母菌和某些絲狀真菌：自然界有一類嗜殺酵母，在其生長過程中能向體外分泌一種蛋白——嗜殺毒素，殺死同族及親緣酵母。食(藥)用菌：有的食(藥)用菌的代謝產物對某些食品腐敗具有抑制作用。霉菌和放線菌：從巨曲霉中得到一種小分子量的堿性蛋白質，對絲狀真菌的生長具有抑制作用。溶菌酶、乳酸鏈球菌素均屬微生物源防腐劑。
動物源天然食品防腐劑——品種較多，主要有魚精蛋白和組蛋白、殼聚糖即脫乙酰甲殼質、蜂膠。
植物源天然食品防腐劑——自然界天然植物中存在許多生理活性物質，具有抗菌作用。天然食用香料植物、中草藥等其他植物。其主要有：姜提取物、銀杏葉提取物、肉桂提取物、丁香提取物、邊迭香提取物、紅曲提取物、甘椒提取物、辣椒提取物等具有很強的殺菌作用。
礦物提取物——從巖鹽層巖石中的礦物鹽類中提取的一種具有抗菌作用的物質。可用于水果、蔬菜的防腐保鮮。
天然有機化合物——可在食品保存技術中應用的天然有機化合物很多。如甘氨酸、氨基葡萄糖鹽酸鹽等。