青霉素類藥物的主要作用機制是通過抑制細菌細胞壁合成來發(fā)揮其抗菌作用。具體來說，這類藥物能夠與細菌細胞膜上的青霉素結合蛋白（PBPs）結合，從而干擾了細菌細胞壁中肽聚糖的交聯(lián)過程。肽聚糖是構成細菌細胞壁的重要成分，對于維持細菌細胞形態(tài)和抵抗外界滲透壓具有重要作用。當青霉素類藥物阻止了這一合成過程后，細菌就無法正常形成堅固的細胞壁，在生長繁殖過程中容易因自身代謝產(chǎn)生的壓力或外部環(huán)境的壓力而破裂死亡。

此外，這種作用機制對革蘭氏陽性菌尤為有效，因為這類細菌的細胞壁中肽聚糖層較厚。對于部分革蘭氏陰性菌，由于其外膜的存在，青霉素類藥物的效果可能會受到一定限制。但是，通過與其他抗生素聯(lián)合使用或開發(fā)新的衍生物，可以提高青霉素對這些病原體的作用效果。