Antybiotyk β-laktamowy z grupy aminopenicylin, wrażliwy na działanie β-laktamazy. Bakteriobójczy mechanizm działania polega na blokowaniu biosyntezy ściany komórkowej bakterii. W warunkach in vitro ampicylina wykazuje bakteriobójcze działanie na następujące drobnoustroje: bakterie Gram-dodatnie: α- i β-hemolizujące paciorkowce, Streptococcus pneumoniae, gronkowce (szczepy nie wytwarzające penicylinazy), Bacillus anthracis, Clostridium spp., Corynebacterium xerose oraz większość szczepów enterokoków; bakterie Gram-ujemne: Haemophilus influenzae, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Proteus mirabilis, wiele szczepów Salmonella (w tym Salmonella typhi), Shigella spp., Escherichia coli. Nie jest skuteczna w zakażeniach wywołanych przez drobnoustroje wytwarzające penicylinazy, jak np. większość gronkowców, Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris, Klebsiella, Enterobacter oraz niektóre szczepy Escherichia coli. Ampicylina nie działa na Rickettsia, Mycoplasma, Miyagawanella. Ampicylinę stosuje się pozajelitowo w postaci soli sodowej. Stężenie w surowicy krwi po około 1 h od podania dożylnego dawki 1 g lub 2 g wynosi odpowiednio 40 do 70 mg/ml i 109 do 150 mg/ml. Po podaniu domięśniowym dawki 1 g stężenie wynosi 8 do 37 mg/ml. Podwojenie dawki powoduje w przybliżeniu podwojenie stężenia ampicyliny we krwi. T0,5 leku wynosi 1-1,9 h, a u osób z niewydolnością nerek jest wydłużony do 4-6 h i do 15-20 h u pacjentów z oligurią. Lek wiąże się z białkami osocza w około 20%. Ampicylina przenika do większości tkanek i płynów ustrojowych. Osiąga wysokie stężenie w moczu, żółci, płynie stawowym, płynach jamy opłucnowej i otrzewnowej, płynie osierdziowym. Przenika również do wód płodowych i płodu, w niewielkich ilościach przenika do mleka matki. Umiarkowanie przenika do płynu mózgowo-rdzeniowego, stężenie terapeutyczne uzyskuje się tylko w stanie zapalnym. Ampicylina wydalana jest głównie z moczem w postaci niezmienionej, w niewielkim stopniu wydalana jest z żółcią.