Amerikanska experter fann B3, även känd som nikotinamid, ökar immuncellernas förmåga att döda Staphylococcus bakterier.
B3 ökar antalet och effekten av neutrofiler, vita blodkroppar som kan döda och äta skadliga buggar.
Studien, i Journal of Clinical Investigation, kan leda till en "stor förändring av behandlingen", sade en brittisk expert.
B3 testades på Staphylococcus infektioner, såsom den potentiellt dödliga MRSA (meticillinresistenta Staphylococcus aureus).
Sådana infektioner påträffas på sjukhus och vårdhem, men de ökar också i fängelser, militärer och idrottsmän.
Forskarna använde extremt höga doser av B3 - mycket högre än den som erhålls från kostkällor - i sina tester, som utförs både på djur och på människoblod.
Och forskarna säger att det finns ännu inga bevis för att kost B3 eller kosttillskott kan förhindra eller behandla bakteriella infektioner.
Forskarna säger att B3 verkar kunna "aktivera" vissa antimikrobiella gener, öka immuncellernas dödande kraft.
Professor Adrian Gombart vid Oregon State University i Linus Pauling Institute, som arbetade med forskningen, sade: " Detta är potentiellt mycket betydelsefullt, även om vi fortfarande behöver göra mänskliga studier.
"Antibiotika är underliga läkemedel, men de möter ökande problem med resistens av olika typer av bakterier, särskilt Staphylococcus aureus.
"Detta kan ge oss ett nytt sätt att behandla Staph infektioner som kan vara dödliga, och kan användas i kombination med nuvarande antibiotika.
"Det är ett sätt att koppla sig till det medfödda immunsystemets kraft och stimulera det att ge ett mer kraftfullt och naturligt immunsvar."
Prof Mark Enright, vid universitetet i Bath, sade: " Neutrophils är verkligen frontlinjen mot infektioner i blodet, och användningen av nikotinamid verkar säker vid denna dos att använda till patienter som det redan är licensierat för användning.
"Detta kan orsaka en stor förändring i behandlingen av infektioner tillsammans med konventionella antibiotika för att hjälpa till att stärka patienternas immunförsvar.
"Jag skulle vilja se i patienternas kliniska prövningar men kan inte se varför detta inte kunde användas omedelbart hos infekterade patienter."
Vitamin B3 kan vara det nya vapnet i kampen mot superbuggar som MRSA, forskare har föreslagit.