La molecola è dotata di un ampio spettro di azione e risulta efficace verso un'ampia gamma di batteri Gram–positivi e Gram–negativi. Come tutti i chinoloni la fleroxacina agisce inibendo in modo selettivo i due tipi di enzima topoisomerasi, la DNA–girasi (conosciuta anche come topoisomerasi II) e la topoisomerasi IV interrompendo così la replicazione delle molecole dell'acido deossiribonucleico nella cellula batterica.