Пеніциліни застосовують при інфекціях, спричинених чутливими до них збудниками. Переважно вони використовуються при інфекціях верхніх дихальних шляхів, при лікуванні ангіни, скарлатини, отиту, сепсису, сифілісу, гонореї, інфекцій ШКТ, інфекцій сечовивідних шляхів та ін.
Лікування захворювань, викликаних чутливими до бензилпеніциліну мікроорганізмами: крупозна та вогнищева пневмонія, емпієма плеври, сепсис, септицемія, піємія, гострий та підгострий септичний ендокардит, менінгіт, гострий та хронічний остеомієліт, інфекцій , .. .
Пеніциліни мають переважно бактерицидний ефект. Вони перешкоджають синтезу пептидоглікану, що є основним компонентом клітинної стінки бактерій, а саме пригнічують транспептидазну реакцію синтезу компонентів клітинної стінки (наприклад, D-аланіну).
Завдяки пеніциліну та іншим антибіотикам було врятовано незліченну кількість життів. Крім того, пеніцилін став першими ліками, на прикладі якого було помічено виникнення стійкості бактерій до антибіотиків.