Penisilin, hayvan hücreleriyle bakteri hücrelerini mükemmel şekilde ayırt etme özelliğine sahiptir. İnsanlar için zehirleyiciliği yok denecek kadar azken, bakteriler için öldürücü olmasının ardında yatan da bu özelliğidir. insan hücrelerine dokunmayıp, yalnızca bakterilere saldırmasının nedeniyse şudur: Penisilin, bakterilerin yüzeylerini kaplayan ve onları hasarlara karşı koruyan hücre duvarlarını oluşturmalarını engeller. İnsanların ve başka hayvanların hücrelerinde böyle bir hücre duvarı yoktur -bunlarda hasardan korunmak için yüzeylerini kaplayan başka yapılar vardır- dolayısıyla penisilin onlara etki etmez. Penisilin bakterileri doğrudan öldürmez, hücre duvarı oluşturmalarını engeller ve sonuçta bakteriler hasar gördükleri ve gerektiği gibi çoğalamadıkları için ölürler.