Takie uszkodzenie prowadzi po pewnym czasie do zwiększenia aktywności bakteryjnych enzymów autolitycznych, powodujących samozniszczenie bakterii.
Działanie bakteriobójcze penicylin zależy od czasu w którym stężenie antybiotyku w ognisku zakażenia jest wystarczająco wysokie, żeby wywrzeć działanie na bakterie chorobotwórcze, czyli przekracza wartość MIC wobec szczepu odpowiedzialnego za zakażenie.
Zakres działania i zastosowanie Karboksypenicyliny są aktywne wobec bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych, przy czym spektrum ich działania jest szersze w stosunku do drobnoustrojów G-. Są skuteczne w zwalczaniu między innymi szczepów Pseudomonas aeruginosa, Proteus, Escherichia coli
Stosuje się je głównie w leczeniu ciężkich zakażeń opon mózgowych, dróg moczowych, zakażonych oparzeń i posocznicach wywoływanych przez bakterie Gram-ujemne.
Właściwości Karboksypenicyliny słabo wchłaniają się z przewodu pokarmowego, a ponadto są rozkładane przez kwas solny w żołądku - z tych powodów nie można ich podawać doustnie. Dla zapobieżenia tym niedogodnościom, opracowano nowe półsyntetyczne pochodne takie jak karfecylina i karyndacylina. Są to estry karboksypenicylin, będące nieaktywnymi pro-lekami.