氨基糖苷类抗菌作用机制主要是通过抑制细菌蛋白质合成以及破坏细菌细胞膜的完整性来发挥抗菌作用。

首先，氨基糖苷类药物可以作用于细菌蛋白质合成的多个环节。细菌蛋白质合成需要经过起始、延长和终止三个阶段。氨基糖苷类能与细菌核糖体30S亚基结合，在起始阶段，它可以阻止30S亚基和50S亚基合成70S始动复合物，使蛋白质合成无法正常起始。在延长阶段，氨基糖苷类可造成mRNA密码的错译，导致异常的、无功能的蛋白质合成。这是因为它影响了氨酰 - tRNA与mRNA - 核糖体复合物的正常结合，使得错误的氨基酸被掺入到肽链中。在终止阶段，它能阻碍终止因子与A位结合，使已合成的肽链不能释放，并阻止70S核糖体解离，最终造成细菌体内核糖体的耗竭，蛋白质合成受到严重抑制。

其次，氨基糖苷类还可以破坏细菌细胞膜的完整性。药物与细菌细胞膜结合后，可使细胞膜通透性增加，导致细胞内的重要物质如钾离子、腺嘌呤核苷酸、酶等外漏，从而使细菌细胞死亡。这种对细胞膜的破坏作用，进一步增强了其抗菌效果。

此外，氨基糖苷类对于静止期细菌的杀灭作用较强，这主要是因为静止期细菌的蛋白质合成虽然相对缓慢，但仍在进行，而氨基糖苷类抑制蛋白质合成的作用依然可以发挥，从而达到杀菌目的。由于其独特的作用机制，氨基糖苷类对需氧革兰阴性杆菌有强大的抗菌活性，但同时也可能会因为影响人体细胞的一些正常代谢过程而产生耳毒性、肾毒性等不良反应。