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头孢克肟是第一个口服有效的第三代头孢菌素。虽然和现有口服有效的β-内酰胺类抗生素相比，对葡萄球菌的活性较差，但是，对链球菌的活性和头孢克洛相似，对革兰氏阴性菌的活性则远远强于现有的口服β-内酰胺类抗生素。
头孢克肟对革兰氏阴性菌具有强力抗菌活性的分子学基础现已被阐明。
头孢克肟能和青霉素结合蛋白（PBP）相结合，抑制细菌细胞壁肽聚糖层的合成,从而破坏细菌的分裂。革兰氏阴性菌被外膜所包围，PBP位于细胞质膜（内膜）。在肽聚糖层外膜与细胞外周胞浆之间的空隙中,存在有一种灭活酶即β-内酰胺酶，所以β-内酰胺类抗生素的抗菌活性受以下3个因素影响：
（1）渗透过外膜的能力；
（2）对β-内酰胺酶的稳定性；
（3）对靶酶——青霉素结合蛋白的亲和力。此外，对β-内酰胺酶的诱导活性,也可影响β-内酰胺类抗生素对产酶菌的作用。
头孢克肟渗透大肠埃希氏菌和阴沟肠杆菌膜的跨膜能力可通过先前设计并报道过的方法来评估。这种方法是专门用于评估对β-内酰胺酶稳定的β-内酰胺类抗生素的外膜渗透能力。大肠埃希氏菌MC1601和临床分离的阴沟肠杆菌No.91均具有产生大量头孢菌素酶的能力,因此被用于该测定方法。头孢氨苄和头孢克洛对外膜的渗透性由Zimmermann和Rosselet的方法测定。头孢克肟对大肠埃希氏菌和阴沟肠杆菌外膜的渗透能力比头孢氨苄和头孢克洛低1个数量级（表1）。虽然所测试头孢菌素对这两种菌株的跨膜渗透系数有一些差异，但在测试头孢菌素对其外膜的渗透能力时，大肠埃希氏菌和阴沟肠杆菌还是显示了相似的特点。
头孢克肟和其它3种头孢菌素(头孢地尼、头孢克洛和头孢氨苄)对各种β-内酰胺酶的稳定性进行比较(表2)。头孢克肟、头孢地尼和头孢氨苄对青霉素酶(Bush-Jacoby-Medeiros 2a，2b，2c和2d组，包括TEM-1和OXA-1的普通质粒介导酶)极端稳定。头孢克肟对头孢菌素酶(Bush-Jacoby-Medeiros1组)也有相当的稳定性，而头孢氨苄以及头孢克洛对其极不稳定。然而，头孢克肟与其它头孢菌素一样，对一种由脆弱拟杆菌FP786产生的2e组β-内酰胺酶不稳定。
为了评价头孢克肟对质粒介导的β-内酰胺酶的优异稳定性，测试了头孢克肟对具有氨苄西林耐药质粒的大肠埃希氏菌CSH-2亚型的抗菌活性(表3)。正如预期，头孢克肟对这些酶具有高度稳定性，用结合的方法将氨苄西林耐药质粒植入宿主菌株，可以确定几乎不影响头孢克肟对这些菌株的抗菌活性。
将头孢克肟与其它口服头孢菌素的代表(如头孢地尼、头孢克洛和头孢氨苄)对大肠埃希氏菌青霉素结合蛋白的亲和力进行比(表4)。头孢克肟对大肠埃希氏菌优异的抗菌活性是由于它对PBP3、1a和1bs具有高的亲和力。
和以往的β-内酰胺类抗生素明显不同，第三代头孢菌素对更广范围的革兰氏阴性菌有很强的抗菌活性。现已证明，第三代头孢菌素杰出的抗菌活性是基于它们的对靶酶具有很强的亲和力，以及对β-内酰胺酶的高稳定性。头孢克肟具有和其它第三代头孢菌素相类似的特点。