По своей химической структуре антимикробные вещества представляют очень неоднородную группу соединений. К ним относятся вещества органической и неорганической природы.
Из неорганических соединений сильным антимикробным действием обладают соли тяжелых металлов, в частности соли ртути (сулема), серебра, свинца, урана. Проникая внутрь клетки, они взаимодействуют с белками, образуя с ними нерастворимые в воде соединения - альбуминаты, вызывая тем самым их необратимую коагуляцию. В результате подавляются каталитические функции белков - ферментов и пермеаз. Некоторые из них инактивируют ферменты, связываясь с группами активного центра. Так, соли ртути, серебра, мышьяка реагируют с сульфгидрильными группами ферментов, изменяя их структуру и нарушая активность. Эти ингибиторы не отличаются специфичностью, а действуя на все ферменты, содержащие сульфгидрильные группы. Они являются сильными ядами широкого спектра действия. Бактерицидное действие их проявляется в ничтожных концентрациях (сулема убивает клетки бактерий в разведении 1: 104, серебро- 1: 108).
Некоторые сильные окислители, как хлорная известь, перекись водорода, озон, йод взаимодействуют с компонентами цитоплазматической мембраны, нарушая ее физиологические
функции. Губительное действие хлора проявляется в разведении 1: 103.
Из органических соединении антимикробным действием обладает этиловый спирт, фенол, крезол, формальдегид и др. Этиловый Спирт (50-70 %) оказывает более сильное действие, чем концентрированный. Широко используемый в санитарнобактериологической практике ароматический спирт фенол, или карболовая кислота, взаимодействует с цитоплазматической мембраной, вызывая растворение липидов и нарушая этим самым ее основное свойство - полупроницаемость. Вегетативные клетки бактерий быстро гибнут от 3-5 %-ного раствора фенола. Очень ядовит также формальдегид. Он вступает во взаимодействие с аминными группами пептидов и аминокислот, связывает их и в результате нарушает физиологическую деятельность клетки.
К числу органических соединений, обладающих антимикробным действием, относится и ряд веществ, полученных путем химического синтеза. Наибольшей известностью пользуются сульфамидные препараты, применяемые в химиотерапии для уничтожения патогенных бактерий. По структуре формулы сульфамиды весьма сходны с важным клеточным метаболитом - парааминобензойной кислотой (ПАБК), которая входит в состав витамина - в фолиевую кислоту:

Сульфамидные препараты выступают конкурентами ПАБК и в случае избытка их в организме включаются (вместо ПАБК) в комплекс фолиевой кислоты. Однако функции ПАБК они выполнять не могут. Ферментативные реакции, зависящие от наличия фолиевой кислоты, расстраиваются, нарушается жизнедеятельность клетки. Эти вещества, являющиеся конкурентами или антагонистами естественных метаболитов клетки, получили название антиметаболитов. Все они обладают антимикробным действием.
Некоторые антимикробные вещества получили широкое практическое применение для подавления роста патогенных микробов. Они называются дезинфицирующими веществами, а прием использования их - дезинфекцией. Наибольшее практическое применение находит хлорная известь (0,5-5 %-ные водные растворы), йод (2 %-ный раствор), двухлористая ртуть, или сулема (1:1000), фенол и его производные (1-5 %-ные растворы), этиловый и изопропиловый спирты (70 %-ные растворы).