A seguito di somministrazione intramuscolare di gentamicina nel giro di breve tempo (30–90 minuti) si raggiungono livelli sierici battericidi di farmaco e le concentrazioni efficaci permangono per almeno 6–8 ore. L'emivita plasmatica dell'antibiotico è di circa 1–2 ore, in soggetti con funzionalità renale nella norma. L'emivita è strettamente vincolata alla clearance della creatinina e alla creatininemia.