Sau khi liên kết với lipopolysacarit (LPS) ở màng ngoài của vi khuẩn gram âm, polymyxin phá vỡ cả màng ngoài và màng trong. Đuôi kỵ nước rất quan trọng trong việc gây tổn thương màng, cho thấy chế độ hoạt động giống như chất tẩy rửa.[1]

Loại bỏ đuôi kỵ nước của polymyxin B tạo ra polymyxin nonapeptide, vẫn liên kết với LPS, nhưng không còn giết chết tế bào vi khuẩn. Tuy nhiên, nó vẫn có thể làm tăng tính thấm của thành tế bào vi khuẩn đối với các kháng sinh khác, cho thấy rằng nó vẫn gây ra một số mức độ vô tổ chức màng.[5]

Vi khuẩn gram âm có thể phát triển tính kháng với polymyxin thông qua các sửa đổi khác nhau của cấu trúc LPS có tác dụng ức chế sự liên kết của polymyxin với LPS.[6]

Kháng kháng sinh đối với loại thuốc này ngày càng tăng, đặc biệt là ở miền nam Trung Quốc. Gần đây, gen mcr-1, có khả năng kháng kháng sinh, đã được phân lập từ các plasmid vi khuẩn trong Enterobacteriaceae.[7][8]