Mindegyik antibiotikum csak bizonyos baktériumok ellen hatékony. Amikor az orvos egy beteg fertőzésének kezelésére antibiotikumot választ, a legvalószínűbb kórokozót célozza meg. Vannak olyan fertőzések, melyekért tudható, hogy bizonyos baktériumok felelősek. Ha van egy olyan antibiotikum, mely azok ellen várhatóan mind hatásos, további vizsgálódásra nincs is szükség. Ha olyan fertőzésről van szó, melyet sok különböző baktérium okozhat vagy a kórokozók antibiotikum-érzékenységét lehetetlen megjósolni, laboratóriumtól várják a fertőzést keltő baktérium azonosítását a vérből, vizeletből vagy a beteg személy szöveteiből származó mintákban. Ezután megvizsgálják a kórokozó érzékenységét többféle antibiotikummal szemben. A lelet kézhezvételéig általában egy vagy két nap telik el, így nyilván nem vehető számításba a kezdeti döntés meghozatalakor.

A laboratóriumban hatékonynak bizonyuló antibiotikumok nem feltétlenül működnek a betegben is. A kezelés hatásossága attól függ, milyen a gyógyszer felszívódása a vérbe, mennyi jut el belőle a fertőzés helyére, és milyen gyorsan ürül ki a szervezetből. Az antibiotikum megválasztásakor az orvos a fertőzés természetét és súlyosságát, a gyógyszer esetleges mellékhatásait, a túlérzékenység vagy a szerrel szembeni más súlyos reakció lehetőségét, és a költségeket is figyelembe veszi.

Olykor a fertőzés kezelésére több antibiotikumot szükséges adni egyszerre (kombinált kezelés), különösen az első napokban, amikor a baktérium érzékenysége (antibiotikum-profil) még nem ismert. Olyan fertőzésekben is szükséges együttadni, amikor egyetlen antibiotikummal szemben a baktérium hamar ellenállóvá (rezisztencia) válhat. A kombinált kezelés további javallata az olyan fertőzés, melyet több baktérium okoz, és mindegyik más-más antibiotikumra érzékeny.

Mint minden élőlény, az idő előrehaladtával a baktériumok is változnak, a környezeti kihívásoknak megfelelően. Az antibiotikumok széles körű, és sokszor nem is indokolt alkalmazása miatt a baktériumok állandóan érintkeznek e szerekkel. Sok kórokozó elpusztul, amikor az antibiotikummal találkozik, de némelyik ellenállóvá válik a gyógyszer hatásával szemben. 50 évvel ezelőtt például aStaphylococcus aureus, mely gyakran okoz bőrfertőzéseket, igen érzékeny volt penicillinre. Idővel azonban aStaphylococcus aureustörzsek kifejlesztettek egy enzimet, amely képes a penicillint lebontani és hatástalanítani. A kutatók ezért kikísérleteztek egy olyan penicillin fajtát, amelyet ez az enzim nem tud lebontani, de néhány év múlva alkalmazkodott, és a módosított penicillinnel szemben is elvesztette érzékenységét, ellenállóvá vált. Más baktériumok egyéb módszerek segítségével alakítottak ki antibiotikum-rezisztenciát.

A kutatók szüntelenül keresik az új, hatékony szereket a baktériumok leküzdésére. Rezisztenciájuknak úgy szabhatunk gátat, ha antibiotikumot csak szükséges esetben (vírusfertőzésekben, egyszerű megfázás vagy influenza esetén nem) és az előírt teljes ideig szedünk.

Súlyos bakteriális fertőzésekben általában először injekcióban adják az antibiotikumot. Amikor a fertőzés már uralható, a gyógyszert szájon át adják. Kevésbé súlyos fertőzéseket eleve szájon át szedhető antibiotikumokkal kezelnek. E szereket addig kell szedni, amíg a fertőzésért felelős organizmus eltűnik a szervezetből, amire csak napokkal a tünetek megszűnése után kerülhet sor. Antibiotikumot ezért ritkán rendelnek 5 napnál rövidebb időre (kivéve néhány szövődménymentes húgyúti fertőzést). Ha a kezelést túl hamar abbahagyják, a fertőzés visszatérhet, vagy rezisztens baktériumok alakulhatnak ki.

Az orvos, az ápoló vagy a gyógyszerész el tudja magyarázni, hogyan kell az előírt antibiotikumot szedni. Némelyiket üres gyomorra kell bevenni, másokat étkezés közben. Az egyik gyakran felírt szert, a metronidazolt nem szabad szeszesitallal együtt szedni, mert kellemetlen reakciókat okozhat. Egyes antibiotikumok kölcsönhatásba léphetnek más, egyidejűleg szedett gyógyszerekkel, ami miatt csökkenhet az antibiotikum vagy a másik szer(ek) hatásossága, vagy mellékhatásaik lehetnek erősebbek. Vannak antibiotikumok, melyek a bőrt a napfényre érzékennyé teszik.

Nemcsak fennálló fertőzések kezelésére, de néha megelőzésükre is használnak antibiotikumokat (profilaxis). Szokták például agyhártyagyulladás (meningitisz) megelőzésére azoknak rendelni, akik agyhártyagyulladásban megbetegedett személlyel találkoztak. Fogászati vagy sebészeti beavatkozás előtt olyan egyéneknek is szoktak rendelni, akiknek szívbillentyűhibájuk vagy műbillentyűjük van, megelőzendő, hogy a baktériumok a sérült billentyűkön fertőzést okozzanak. Profilaktikus céllal kaphatnak antibiotikumokat azok, akiknek a védekezőrendszere gyenge, például fehérvérűségben (leukémia) szenvednek, rákosak, kemoterápiában részesülnek, vagy AIDS betegek. Antibiotikumot szoktak adni olyan sebészeti beavatkozások előtt is, melyek során fokozott a fertőzés bevitelének veszélye (például nagyobb ortopédiai vagy az emésztőrendszert érintő műtétek). Megelőző céllal csak rövid ideig adnak antibiotikumot, hogy hatásosságát biztosítsák, és hogy a baktériumok megőrizzék érzékenységüket.

Az antibiotikumokat általában szájon át adják, és a kezelés időtartama sem okoz különösebb gondot. Bizonyos infekciók - a csont és a szív fertőzései (oszteomielitisz, endokarditisz) - antibiotikum kezelése viszont rendszeres injekciókkal történik és tovább tart, gyakran 4-6 hétig. Ha a betegnek nincs más olyan kórállapota, ami kórházi elhelyezést igényel és közérzete viszonylag jó, az intravénás antibiotikum kezelés otthon is megvalósítható. A rövid vénás kanülök, melyeket a kar vagy a kézfej kis vénáiba illesztenek, és amelyeket gyakran használnak kórházakban is, legfeljebb 3 napig maradnak helyükön, ezért sokszor különleges, a nagy centrális vénákba illeszthető katétert helyeznek be. Az Egyesült Államokban léteznek egyszerű eszközök antibiotikumok infúzióban történő beadásához, melyeknek működtetését a beteg és családtagjai könynyen elsajátíthatják. Más esetekben házhoz jár az ápoló, és minden egyes adagot ő ad be. Minden esetben szükséges a gondos ellenőrzés, mert a betegnek segítségre lehet szüksége, és az esetleges szövődményeket és mellékhatásokat is keresni kell.

Otthoni antibiotikum-kezelést vénás katéteren át adva mindig fokozott a fertőzés kialakulásának veszélye azon a helyen, ahol a katéter a vérárammal érintkezik. Fájdalom, bőrpír, genny a szúrás helyén, vagy hidegrázás és láz (még ha a katéter körül nem is látszik semmi) jelzik, hogy a katéter miatt fertőzés alakulhatott ki.

Az antibiotikumok leggyakoribb mellékhatásai a gyomorpanaszok, a hasmenés (diarré), és nőkben a hüvelyi penészgomba-fertőzés. Súlyosabb mellékhatások is lehetségesek; egyes antibiotikumok a vesék, a máj, a csontvelő vagy más szervek működését károsítják. Az ilyen nem kívánt hatásokat vérvételekkel szokás ellenőrizni.

Egyes emberekben vastagbélgyulladást (kólitisz) okoznak antibiotikumok. Pontosabban az a toxin okozza, melyet aClostridium difficilenevű baktérium termel, amelyik a többi baktérium pusztulásakor (ezeket az antibiotikum öli meg) szaporodik el.

Az antibiotikumok allergiás jelenségeket is okozhatnak. Enyhe túlérzékenységi reakció lehet viszkető bőrpír, kiütés vagy mérsékelt nehézlégzés. A súlyos allergiás reakciók (anafilaxia) életveszélyesek lehetnek: a gége megduzzad, a légzés leáll, vérnyomás leesik.

Sok ember panaszolja orvosának, hogy allergiája van valamelyik antibiotikumra, holott csak mellékhatásról van szó, nem valódi túlérzékenységről. Fontos különbséget tenni, mert valódi antibiotikum-allergia esetén többé nem szabad adni az adott szert vagy ahhoz hasonlókat. Azok a személyek azonban, akik enyhe mellékhatást tapasztaltak, általában szedhetnek ugyanazon gyógyszercsoporthoz tartozó szert, vagy akár folytathatják az eredetit. Az orvos szokta megállapítani az antibiotikumok szedése idején fellépő kellemetlen tünetek jelentőségét.