具有組氨酸缺陷型的沙門氏菌株，均含有控制His合成的基因，而培養基中不含組氨酸時，它們便不能生長。然而，當某些被檢物質具有致突變性時，因這類物質作用于細菌的DNA，使其特定部位發生基因突變而回復為有合成His能力的野生型菌株時，就又能在無組氨酸的培養基中生長。常用的沙門氏菌株有TA98、TAl535、TA100和TA1588。每種菌株所檢測的誘變物的種類不同，每次試驗可同時使用幾種菌株，只要其中有任何一株發生回變即屬陽性反應結果。
考慮到許多物質是在體內經代謝活化后才顯示出致突變性，艾姆斯等人采用了在體外加人哺乳動物肝微粒體酶系統(簡稱S-9混合液)使被檢物活化的方法，保證了試驗結果更近似于哺乳動物的代謝情況，同時可提高陽性檢出率。S-9混合液是在低溫無菌的條件下制備的，它是經多氯聯苯或苯巴比妥誘導的雄性大白鼠肝臟制成勻漿離心后的上清液。每次試驗之前從液氮罐中取出上清液后，再加入輔酶Ⅱ和6-磷酸-葡萄糖，即為配制成的肝微粒體酶系統。但是，在檢測飲用水樣時，加入S-9混合液并不能提高其陽性檢出率，而要發致突變陰性報告時，則必須要做加入S-9混合液檢驗各個項目均為陰性，并有重現性才能發陰性報告。