A ação antibacteriana das polimixinas é atribuída a sua composição anfipática e à capacidade de formar poros na membrana de Gram-negativos.

A Polimixina B (PMB) e a colistina, grupos mais estudados, são caracterizadas pela presença de um resíduo de leucina na posição 7 e diferem em relação ao resíduo da posição 6, o qual, na PMB, é a d-leucina e, na colistina, é a-fenilalanina.

As polimixinas agem contra algumas bactérias Gram-positivas, embora não tenham ação contra cocos Gram-negativos, anaeróbios e fungos.

As polimixinas são polipeptídeos catiônicos cíclicos não ribossômicos cuja estrutura é composta por um anel tripeptídio, resíduos não protogênicos de Dab com carga positiva, um segmento linear heptapeptídeo e um grupo de ácido graxo hidrofóbico com terminal metil.