Ennek következtében világszerte nő az igény az alternatív, környezetbarát növényvédelmi megoldások iránt.

Az illóolajok természetes eredetű, biológiailag aktív vegyületek, amelyek számos növényfaj másodlagos anyagcseretermékei, és bizonyított antimikrobiális, fungicid, fungisztatikus, inszekticid és repellens vagy fejlődésgátló hatással rendelkeznek. Az illóolajok komplex keverékek, amelyek általában 20-100 különböző, alacsony molekulatömegű vegyületet tartalmaznak. Ezek főként terpén- és fenilpropanoid-­szár­ma­zékok.

A terpének és terpenoidok (mono­terpének, pl. limonén, α-pinén, β-pinén, monoterpén-alkoholok, pl. linalool, geraniol, terpinen-4-ol) kontakt vagy gyomorméregként hatnak, és jelentős szerepet játszanak a rovarok idegrendszeri működésének gátlásában, valamint a mikrobiális sejthártyák károsításában. A fenilpropanoidok, mint az eugenol (szegfűszegolaj), vagy a cinnamaldehid (fahéj­olaj) komponensek pedig erős gomba- és baktériumölő aktivitással rendelkeznek, elsősorban a sejtfal és sejtmembrán szerkezetének roncsolása révén. Más esetekben az illóolajok repellens (riasztó) hatást fejtenek ki, amely esetén a kártevő rovar elkerüli az adott növénnyel kezelt területet, csökken a táplálkozás és a peterakás valószínűsége. Különösen fontos a viselkedésmódosító hatás, mivel a kártevők elleni védekezésben nem feltétlenül az egyedek teljes elpusztítása a cél, hanem a fertőzés terjedésének megakadályozása. Ha a rovar nem telepszik meg a tőkén, illetve nem szívja a növény nedveit, a vírusok, fitoplazmák átvitele is mérséklődik. Egyes illóolajok emellett antifeedáns (táplálkozásgátló) hatással bírnak, ami hosszabb távon legyengíti a rovarokat, csökkenti szaporodóképességüket és populációdinamikájukat.

Az első ezek közül a biocid hatás. Sok illóolaj-összetevő erős gomba- (Aspergillus, Penicillium, Botrytis cinerea, Fusarium), baktérium- (Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas sp.) és rovarölő hatással rendelkezik, képesek káros mikroorganizmusok és kár­tevők elpusztítására vagy gátlására. Az illóolajok hidrofób jellegük miatt képesek beépülni a mikroorganizmusok lipidmembránjába, megváltoztatva annak permeabilitását (áteresztő képességét), ami sejthalálhoz vezethet.

A második a riasztó és elriasztó hatás. Egyes illóolajok – például menta- vagy citromfűolaj – taszító (repellens) hatást gyakorolnak rovarokra (levélbogarak, tripszek, levéltetvek, atkák, kabócák), így csökkenthetik azok táplálkozását, tojásrakását vagy élőhelyválasztását. Számos illóolaj-komponens neurotoxikus hatást fejt ki a rovarokra, gátolva az acetilkolin-észteráz enzimet (ingerület-átvitelben van szerepe) vagy a GABA-receptorokat (az idegrendszer gátlását, azaz az idegsejtek működésének csökkentését szolgálják, kulcsfontosságúak az idegrendszer egyensúlyához), ami bénulást és pusztulást okoz.

A harmadik fő mechanizmus pedig az indukált rezisztencia. Bizonyos illóolaj-­komponensek képesek aktiválni a növény saját védekező mechanizmusait (ún. SAR – Systemic Acquired Resistance), ami növeli a növény ellenállását a fertőzésekkel szemben, fokozva a fitoalexinek és antioxidáns enzimek termelését.

Az illóolajok nagyobb része fungicid vagy fungisztatikus hatással rendelkezik, és ezentúl a rovarölő tulajdonságok mellett rovarriasztó hatással is, amelyek jól dokumentáltak. Számos vegyületet, egyebek között kámfort, (E)-etil-­cinna­mátot, eugenolt, D-limonént, linaloolt, metil-chavikolt, piperitont, pinént, és timolt izoláltak különböző növényfajokból, melyek riasztó hatását számos rovar (főként levéltetvek, kabócák) ellen igazolták. Az illóolajok jelentősen csökkentik a rovarok táplálkozását azáltal, hogy hatnak a rovarok perifériás szenzilláira (kémiai ingert felfogó érzékszőrök). Az Artemisia judaica nevű ürömféléből izolált piperton és transz-­etil-cinnamát, valamint az Apiaceae család tagjaiból (Apium graveolens – zeller, Petroselenum crispum – petrezselyem stb.) izolált illóolajok táplálkozásgátló hatásúak az egyes kártevő lepkefajok, molyok lárváira, hernyóira, illetve a levéltetvekre. A Pogostemon cablinból (az árvacsalánfélék családjába tartozó büdösmenta nemzetség leghíresebb képviselője, a róla elnevezett pacsuliolaj alapanyaga) és más aromás növényekből kivont illóolajokról kimutatták, hogy kivételes táplálkozásgátló hatásúak az egyes lepkefajokkal szemben.