青霉素的作用机制主要是干扰细菌细胞壁的合成，从而导致细菌死亡。具体来说，青霉素能够抑制细菌细胞壁中的一种关键酶——转肽酶的活性。转肽酶在细菌细胞壁合成过程中起着将肽链连接到多糖链上的重要作用。当转肽酶被抑制时，肽链无法与多糖链成功连接，进而影响细菌细胞壁的完整性。

随着细胞壁合成的受阻，细菌难以维持其形态和结构，**导致细菌死亡。这种作用机制使得青霉素对许多革兰氏阳性菌和一些革兰氏阴性菌具有广泛的抗菌作用。**，需要注意的是，青霉素并不能透过某些细菌的细胞壁，如革兰氏阴性菌的细胞壁，因此对于这些细菌可能无效。