相对而言，发明能在皮肤和组织表面上杀死微生物的新型消毒药水要简单得多。然而，消毒药水是非常可怕的杀菌剂：破坏细菌基本结构的化学物质往往也会破坏人体细胞中的相同结构。幸运的是，有些细菌结构并不会存在于人体细胞中，即使存在，它们也非常不同。这就是抗生素功能的关键：利用细菌与人类细胞相似而不相同的事实。
从第一种抗生素被发现以来的将近一个世纪时间里，我们已经发现了一个可以利用的细菌特异性特征库。例如，抗生素磺胺（sulfanilamide）针对的是人类身上不存在的一部分细菌生命过程。叶酸和维生素B9一样，在所有生物体中都是DNA合成的必需物质。人类通过食用水果和蔬菜获得叶酸，但细菌必须通过与人体细胞完全不同的过程从头开始合成。与其他磺胺类药物一样，磺胺通过在细菌体内竞争酶反应位点，抑制叶酸的合成，从而阻止细菌的DNA合成过程，同时不会对人体新陈代谢产生影响。
亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）在1928年偶然发现的青霉素（盘尼西林），以及其他β-内酰胺类抗生素（如美罗培南），针对的也是人类细胞不具有的部分细菌结构：细胞壁。细菌细胞就像是装得太满、用麻线包扎起来的烤肉，麻线就相当于细胞壁，一旦去掉，细菌细胞就会“爆炸”。
细菌构建细胞壁的过程很像人们建造篱笆。先放置一些栅栏柱，然后用钉枪将水平支撑木条和木板钉上去。青霉素的作用就是堵住细菌的“钉枪”，使其细胞壁中的“栅栏柱”无法连接起来。另一方面，万古霉素等糖肽类抗生素则会像厚厚的防弹毯一样，包裹住细菌细胞壁的栅栏柱，细菌的“钉枪”依然能使用，但没有一颗钉子能钉上去。
这些都是理想的情况。其他主要抗生素类别所针对的细菌生命部分与人类细胞中的机制更为相似，但依然存在足够的差异，使它们能成为作用目标。这些差异可以非常微小，但在作为选择性抗生素和消毒药水之间依然存在着一条细小的界线。
