يعمل الأمبيسيلين عن طريق التداخل مع قدرة البكتيريا على تكوين جدران خلوية. تُعد جدران خلايا البكتيريا حيوية لبقائها على قيد الحياة. فهي تمنع المواد غير المرغوب فيها من دخول خلاياها وتمنع محتويات خلاياها من التسرب إلى الخارج. يضعف الأمبيسيلين الروابط التي تحافظ على تماسك جدار الخلية البكتيرية. وهذا يسمح بظهور ثقوب في جدران الخلايا وبالتالي يقتل البكتيريا.
