培氟沙星屬氟喹諾酮類，其體外抗菌作用及作用機制參見諾氟沙星。本品是一種新的氟代喹諾酮類抗菌藥物，對G-及G+菌，包括腸細菌科、綠膿桿菌、不動桿菌屬、嗜血桿菌屬，奈瑟氏球菌屬及葡萄球菌屬（包括耐甲氧西林的菌株）具有廣譜活性。其抗金葡菌性能和萬古霉素相仿，但抗綠膿桿菌不及環丙氟哌酸和噻甲羧肟頭孢菌素（Cetazidine），對一些多價耐藥菌株和甲氧青霉素（Methicillin）耐藥菌也有效。
培氟沙星口服或靜脈注射400mg后，穩態血漿濃度為8~10mg/L，在組織內濃度也較高，細菌對該品的MIC90≤2mg/L被認為是敏感的；>2~4mg/L被認為是中度敏感。對青霉素G、苯唑青霉素等耐藥的金黃色葡萄球菌，培氟沙星對之一般均敏感，據文獻報道的MIC90為0.12~8mg/L；對表皮葡萄球菌則為中度敏感，MIC90為0.5~6.3mg/L；對鏈球菌（包括糞鏈球菌、肺炎鏈球菌）的MIC90為3.1~32mg/L；對結核桿菌為0.3~25mg/L。對厭氧菌的抗菌活性較低。該品和其他氟喹諾酮類藥物相似，均為殺菌劑。其殺菌機理為抑制DNA旋轉酶的活性，從而抑制細菌DNA的復制。
細菌對培氟沙星的耐藥性是由于細菌的染色體突變所致。突變使細菌DNA旋轉酶發生改變，或影響細胞膜的通透性。后者也可影響其他抗生素的透入，故可和其他抗生素發生交叉耐藥。動物實驗表明，培氟沙星在治療小鼠金黃色葡萄球菌膿腫時，優于其他抗生素（包括環丙沙星、頭孢噻吩、萬古霉素等）；在治療粒細胞減少的豚鼠膿綠桿菌感染中，存活率可達100%。