根据天然食品防腐剂的来源不同，可分为：微生物源、动物源、植物源、矿物提取物及天然有机化合物。
微生物源天然食品防腐剂——由微生物中产生的抑菌物质。由细菌中产生的抑菌物质称为细菌素，它是一种多肽(抗菌肽)或多肽与糖和脂的复合物。酵母菌和某些丝状真菌：自然界有一类嗜杀酵母，在其生长过程中能向体外分泌一种蛋白——嗜杀毒素，杀死同族及亲缘酵母。食用菌：有的食用菌的代谢产物对某些食品腐败具有抑制作用。霉菌和放线菌：从巨曲霉中得到一种小分子量的碱性蛋白质，对丝状真菌的生长具有抑制作用。溶菌酶、乳酸链球菌素均属微生物源防腐剂。
动物源天然食品防腐剂——品种较多，主要有鱼精蛋白和组蛋白、壳聚糖即脱乙酰甲壳质、蜂胶。
植物源天然食品防腐剂——自然界天然植物中存在许多生理活性物质，具有抗菌作用。天然食用香料植物、中草药等其他植物。其主要有：姜提取物、银杏叶提取物、肉桂提取物、丁香提取物、边迭香提取物、红曲提取物、甘椒提取物、辣椒提取物等具有很强的杀菌作用。
矿物提取物——从岩盐层岩石中的矿物盐类中提取的一种具有抗菌作用的物质。可用于水果、蔬菜的防腐保鲜。
天然有机化合物——可在食品保存技术中应用的天然有机化合物很多。如甘氨酸、氨基葡萄糖盐酸盐等。