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頭孢克肟是第一個口服有效的第三代頭孢菌素。雖然和現有口服有效的β-內酰胺類抗生素相比，對葡萄球菌的活性較差，但是，對鏈球菌的活性和頭孢克洛相似，對革蘭氏陰性菌的活性則遠遠強于現有的口服β-內酰胺類抗生素。
頭孢克肟對革蘭氏陰性菌具有強力抗菌活性的分子學基礎現已被闡明。
頭孢克肟能和青霉素結合蛋白（PBP）相結合，抑制細菌細胞壁肽聚糖層的合成,從而破壞細菌的分裂。革蘭氏陰性菌被外膜所包圍，PBP位于細胞質膜（內膜）。在肽聚糖層外膜與細胞外周胞漿之間的空隙中,存在有一種滅活酶即β-內酰胺酶，所以β-內酰胺類抗生素的抗菌活性受以下3個因素影響：
（1）滲透過外膜的能力；
（2）對β-內酰胺酶的穩定性；
（3）對靶酶——青霉素結合蛋白的親和力。此外，對β-內酰胺酶的誘導活性,也可影響β-內酰胺類抗生素對產酶菌的作用。
頭孢克肟滲透大腸埃希氏菌和陰溝腸桿菌膜的跨膜能力可通過先前設計并報道過的方法來評估。這種方法是專門用于評估對β-內酰胺酶穩定的β-內酰胺類抗生素的外膜滲透能力。大腸埃希氏菌MC1601和臨床分離的陰溝腸桿菌No.91均具有產生大量頭孢菌素酶的能力,因此被用于該測定方法。頭孢氨芐和頭孢克洛對外膜的滲透性由Zimmermann和Rosselet的方法測定。頭孢克肟對大腸埃希氏菌和陰溝腸桿菌外膜的滲透能力比頭孢氨芐和頭孢克洛低1個數量級（表1）。雖然所測試頭孢菌素對這兩種菌株的跨膜滲透系數有一些差異，但在測試頭孢菌素對其外膜的滲透能力時，大腸埃希氏菌和陰溝腸桿菌還是顯示了相似的特點。
頭孢克肟和其它3種頭孢菌素(頭孢地尼、頭孢克洛和頭孢氨芐)對各種β-內酰胺酶的穩定性進行比較(表2)。頭孢克肟、頭孢地尼和頭孢氨芐對青霉素酶(Bush-Jacoby-Medeiros 2a，2b，2c和2d組，包括TEM-1和OXA-1的普通質粒介導酶)極端穩定。頭孢克肟對頭孢菌素酶(Bush-Jacoby-Medeiros1組)也有相當的穩定性，而頭孢氨芐以及頭孢克洛對其極不穩定。然而，頭孢克肟與其它頭孢菌素一樣，對一種由脆弱擬桿菌FP786產生的2e組β-內酰胺酶不穩定。
為了評價頭孢克肟對質粒介導的β-內酰胺酶的優異穩定性，測試了頭孢克肟對具有氨芐西林耐藥質粒的大腸埃希氏菌CSH-2亞型的抗菌活性(表3)。正如預期，頭孢克肟對這些酶具有高度穩定性，用結合的方法將氨芐西林耐藥質粒植入宿主菌株，可以確定幾乎不影響頭孢克肟對這些菌株的抗菌活性。
將頭孢克肟與其它口服頭孢菌素的代表(如頭孢地尼、頭孢克洛和頭孢氨芐)對大腸埃希氏菌青霉素結合蛋白的親和力進行比(表4)。頭孢克肟對大腸埃希氏菌優異的抗菌活性是由于它對PBP3、1a和1bs具有高的親和力。
和以往的β-內酰胺類抗生素明顯不同，第三代頭孢菌素對更廣范圍的革蘭氏陰性菌有很強的抗菌活性。現已證明，第三代頭孢菌素杰出的抗菌活性是基于它們的對靶酶具有很強的親和力，以及對β-內酰胺酶的高穩定性。頭孢克肟具有和其它第三代頭孢菌素相類似的特點。