哌拉西林是一种广谱半合成青霉素，对于许多革兰阳性和革兰阴性的需氧菌及厌氧菌具有抗菌活性，它通过抑制细菌的隔膜和细胞壁的合成发挥杀菌作用。
他唑巴坦又名三氮甲基青霉烷砜，与青霉素结合蛋白的亲和力较低，在体外几乎无临床相关的抗菌活性，但它是多种β-内酰胺酶的抑制剂。但是不能抑制AmpC酶或金属β-内酰胺酶。β-内酰胺酶包括质粒和染色体介导的一些酶，常可引起细菌对青霉素类以及包括第三代头孢菌素在内的头孢菌素类药物的耐药。对分子分类A的β-内酰胺酶酶[包括Richmond-Sykes分类III（Bush分类2b和2b'）类青霉素酶和头孢菌素酶]有抑制作用，它对II和IV(2a和4)类青霉素酶的抑制能力差异较大，在推荐给药剂量方案所达到的他唑巴坦浓度下，对染色体介导的β-内酰胺酶无诱导作用。
在哌拉西林/他唑巴坦配方中由于他唑巴坦的存在，增强并扩展了哌拉西林的抗菌谱，使之对许多原先对哌拉西林以及其它β-内酰胺抗生素耐药的产β-内酰胺酶细菌有效。这样，哌拉西林/他唑巴坦复方制剂就具备了广谱抗生素以及β-内酰胺酶抑制剂的双重特征。
抗菌谱比较前的说明（以辉瑞制药的为例）：
20泰国情蛊情降电影15年以前的说明书：
哌拉西林/他唑巴坦对哌拉西林敏感的微生物以及对哌拉西林耐药的产β-内酰胺酶的微生物均有高度抗菌活性。
2016年以后的说明书：
体外研究和临床感染均已证明，哌拉西林/他唑巴坦对下列微生物中的多数分离株具有抗菌活性。（用红色表示）
已获得以下体外数据，但临床意义尚不明确。对于下列微生物，哌拉西林/他唑巴坦的体外最小抑菌浓度（MIC），至少有90%小于或等于敏感折点。但哌拉西林/他唑巴坦用于治疗由这些细菌引起的临床感染的安全性和有效性，尚未在充分和良好对照的临床试验中确证。（用绿色表示）
《桑德福抗微生物治疗指南》（热病第46版）：
推荐：该药为一线推荐治疗药物,体外试验活性可信、临床有效、指南推荐、桑福德指南推荐一线用药
敏感：该药是可替代的治疗选择(体外试验有活性,与已知有活性药物相比疗效相仿,临床可能有效,但由于超广谱,毒性临床经验不多,缺少直接有效证据等原因针对临床应用,列为二线用药)
不确定：抗菌活性不确定,在某些病例,某些类型染时有效,但在其他类型或疗效不确定,或建议用于联合治疗或有导致治疗失败的报道
不推荐：抗菌活性不佳,已治疗耐药或可能治疗耐药,或药物渗透浓性不佳或毒性大或缺少治疗有效证据
尚无资料：对治疗缺少支持证据
革兰阳性菌：
2015年以前的说明书：
包括产β-内酰胺酶和不产β-内酰胺酶的细菌：
金黄色葡萄球菌（对甲氧西林不耐药的金黄色葡萄球菌）、表皮葡萄球菌（凝固酶阴性葡萄球菌）、腐生葡萄球菌
链球菌属（肺炎链球菌、酿脓性链球菌、牛链球菌、无乳链球菌、C型、G型草绿色链球菌）
肠球菌（粪肠球菌、屎肠球菌）、棒状杆菌属、单核细胞增生性李斯特菌、奴卡菌属。
2016年以后的说明书：
金黄色葡萄球菌情降和合符布（仅限对甲氧西林敏感的分离株）、表皮葡萄球菌（仅限对甲氧西林敏感的分离株）
肺炎链球菌（仅限对青霉素敏感的分离株）、化脓性链球菌、无乳链球菌、草绿色链球菌；
粪肠球菌（仅限对氨苄西林或青霉素敏感的分离株）
《桑德福抗微生物治疗指南》（热病第46版）中：哌拉西林他唑巴坦对腐生葡萄球菌敏感，一线推荐为阿莫西林克拉维酸钾、头孢唑林。屎肠球菌不确定。单核细胞增生性李斯特菌敏感，一线推荐为氨苄西林。奴卡菌尚无资料，一线推荐为亚胺培南。
《国家抗微生物治疗指南》（第1版）中：哌拉西林他唑巴坦对屎肠球菌敏感率为30%～60%。单核细胞增生性李斯特菌无资料。
革兰阴性菌：
2015年以前的说明书：
包括产β-内酰胺酶和不产β-内酰胺酶的菌株：
不动杆菌属、大肠杆菌、流感嗜血杆菌、克雷伯杆菌属（包括产酸克雷伯杆菌、肺炎克雷伯杆菌）、绿脓杆菌、柠檬酸菌属（包括法氏柠檬酸杆菌，布氏柠檬酸杆菌）、莫拉菌属（包括卡他布兰汉菌）、摩氏摩根菌、淋病奈瑟球菌、奇异变形杆菌普通变形杆菌、沙雷菌属（包括粘质沙雷菌、液化沙雷菌）、斯氏普罗维登斯菌、雷氏普罗维登斯菌、沙门菌属
肠杆菌属（包括阴沟肠杆菌、产气肠杆菌）、类志贺邻单孢菌、志贺菌属、脑膜炎奈瑟氏球菌、副流感嗜血杆菌、多杀巴斯德氏菌、耶尔森菌属、弯曲杆菌属、阴道加德纳菌、洋葱假单孢菌、荧光假单孢菌、嗜麦芽黄单孢菌
体外研究表明，哌拉西林/他唑巴坦与氨基糖苷类抗生素对具有多重耐药性的绿脓杆菌有协同活性。
2016年以后的说明书：
不动杆菌、大肠埃希菌、流感嗜血杆菌（β-内酰胺酶阴性、对氨苄西林产生耐药性的分离株除外）、克雷伯氏肺炎菌、铜绿假单胞菌（与对该分离株敏感的氨基糖苷类药物联合用药）。
克氏柠檬酸杆菌、卡他莫拉菌、摩氏摩根菌、淋病奈瑟菌、奇异变形杆菌、普通变形杆菌、粘质沙雷菌、斯氏普罗威登斯菌、雷氏普罗菲登菌、沙门氏菌
《桑德福抗微生物治疗指南》（热病第46版）中：哌拉西林他唑巴坦对肠杆菌属敏感；对志贺菌敏感，一线推荐为环丙沙星、左氧氟沙星；对脑膜炎奈瑟氏球菌敏感，一线推荐为阿莫西林、氨苄西林、头孢曲松；对多杀巴斯德氏菌敏感，一线推荐为青霉素G、青霉素VK、阿莫西林、氨苄西林、阿莫西林克拉维酸、氨苄西林舒巴坦；对耶尔森菌属不推荐；对洋葱假单孢菌不推荐；对嗜麦芽黄单孢菌不确定。
《国家抗微生物治疗指南》（第1版）中：哌拉西林他唑巴坦对肠杆菌属、志贺菌属、脑膜炎奈瑟氏球菌敏感率超过60%；对多杀巴斯德氏菌敏感率低于30%；洋葱假单孢菌无资料；对嗜麦芽黄单孢菌敏感率为30%～60%。
厌氧菌：
2015年以前的说明书：
包括产β-内酰胺酶和不产β-内酰胺酶的厌氧菌
拟杆菌属脆弱拟杆菌族（包括脆弱拟杆菌、脆弱拟杆菌卵形种、脆弱拟杆菌多形种、脆弱拟杆菌普通种）、产气荚膜梭状杆菌、脆弱拟杆菌吉氏种、产黑色素拟杆菌
拟杆菌属脆弱拟杆菌族（脆弱拟杆菌单形种、脆弱拟杆菌不解糖种）
拟杆菌属（包括双路拟杆菌、解糖胨杆菌、多毛拟杆菌、口腔拟杆菌）
消化链球菌属、梭杆菌属、真杆菌族、梭状芽胞杆菌属（包括难辨梭状芽胞杆菌），费氏（韦荣做了情降多久会做梦）球菌属以及放线菌属
2016年以后的说明书：
脆弱拟杆菌属（脆弱拟杆菌、卵形类杆菌、多形拟杆菌和普通拟杆菌）
产气荚膜梭菌、吉氏拟杆菌、产黑普雷沃氏菌
这些细菌不产β-内酰胺酶，仅对哌拉西林敏感
《桑德福抗微生物治疗指南》（热病第46版）中：哌拉西林他唑巴坦对梭菌属敏感，一线推荐为青霉素G;对消化链球菌敏感，一线推荐为青霉素G、青霉素VK、阿莫西林、氨苄西林；对难辨梭状芽胞杆菌不推荐。
《国家抗微生物治疗指南》（第1版）中：哌拉西林他唑巴坦对梭菌属（非难辨梭状芽胞杆菌）、消化链球菌敏感率超过60%；难辨梭状芽胞杆菌、放线菌属无资料。