Há sinergismo farmacológico que justifica essa associação medicamentosa, uma vez que as aminopenicilinas atacam preferencialmente bactérias aeróbias Gram-negativas, enquanto os aminoglicosídeos complementam esse espectro de ação, atacando preferencialmente bactérias aeróbias Gram-positivas.

O sinergismo farmacológico existente entre essas duas classes de antibacterianos ocorre porque as aminopenicilinas fragilizam a parede celular bacteriana ao inibir a síntese de peptídeoglicanas, favorecendo a entrada dos aminoglicosídeos, que executam seus efeitos farmacológicos intracelularmente.

O ataque às bactérias aeróbias Gram-positivas desempenhado pelos aminoglicosídeos deve-se à alta hidrofilicidade que as moléculas dessa classe têm, o que aumenta a afinidade pelas porinas existentes na membrana celular desses micro-organismos.

Os aminoglicosídeos são administrados por via intramuscular, assim como as aminopenicilinas. A administração conjunta é recomendada para que a dor causada pela injeção da penicilina seja amenizada pelos aminoglicosídeos.

Essa associação de antibacterianos é capaz de atacar até mesmo infecções piogênicas, uma vez que as aminopenicilinas e os aminoglicosídeos são fármacos estáveis em pH ácido.