La penicilina actúa disolviendo, no se conoce por completo el mecanismo de acción de las penicilinas, se sabe D-alanil-D-alanina terminal esta situada en la cadena lateral peptídica de la subunidad del peptidoglicano, el carácter bactericida deriva de su intervención como inhibidor del proceso de transpeptidación (es una enzima bacteriana cuya función es realizar enlaces cruzados en la formación de las cadenas que constituyen al peptidoglicano en la pared celular de muchas bacterias.) durante la síntesis de aquel.