L'acido clavulanico è prodotto da un batterio, "Streptomyces clavuligerus". Il composto assomiglia al nucleo di una penicillina ma ne differisce per il fatto di non presentare una catena laterale acilammina, per avere ossigeno anziché zolfo, e contenere una beta-idrossietilidina sostituente nell'anello di ossazolidina. Il composto può essere ottenuto biosinteticamente a partire dall'amminoacido arginina e dallo zucchero gliceraldeide 3-fosfato.