許多抗生素的抗菌作用機制是在細菌胞內或胞外干擾細胞分裂進程。四環素類抗生素通過與細菌胞內核糖體 30S亞基形成可逆結合體，抑制蛋白質合成，起到抗菌效果。
當抗生素濃度較低時，這種可逆的競爭性結合也將失去作用，細菌的蛋白質合成將繼續進行。四環素還可通過結合線粒體70S亞基，抑制線粒體蛋白質的合成。
四環素與真核細胞核糖體80S亞基的結合能力相對較弱，因此抑制真核細胞蛋白質合成的能力也較弱。這可能是四環素抗菌作用能力強，而對人類副作用小的原因。
