La polimixina B e le altre polimixine sono agenti tensioattivi cationici con struttura polipeptidica ciclica. Esse si legano ai lipopolisaccaridi della membrana cellulare batterica (in particolare alla fosfatidiletanolamina), rendendo inefficace la barriera osmotica e conducono alla perdita di nucleotidi e di metaboliti intracellulari essenziali. Ne consegue perciò un danno irreparabile per la cellula batterica che va incontro a lisi.