头孢菌素根据其抗菌谱、对β-内酰胺酶的稳定性以及肾毒性的不同可以分为五代。各代的特点如下：
第一代头孢菌素主要对革兰氏阳性菌有较强的抗菌作用，对部分革兰氏阴性杆菌也有一定的效果，但对铜绿假单胞菌等多数革兰氏阴性杆菌无效。代表药物如头孢唑林、头孢拉定。
第二代头孢菌素增强了对革兰氏阴性菌的活性，并且保留了对阳性菌的作用，同时对某些β-内酰胺酶具有一定的稳定性。例如：头孢克洛、头孢呋辛等。
第三代头孢菌素不仅保持了前两代的优点，而且对抗大多数的革兰氏阴性杆菌（包括铜绿假单胞菌）更加有效，并且对多种β-内酰胺酶稳定。常见的有头孢曲松、头孢他啶等。
第四代头孢菌素在第三代的基础上进一步提高了抗菌活性和对β-内酰胺酶的稳定性，特别是对于产ESBLs（扩展谱型β-内酰胺酶）的大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌具有良好的抗菌效果。如头孢吡肟、头孢匹罗等。
第五代头孢菌素主要是指头孢洛林，它在保持对革兰氏阳性和阴性细菌的良好活性的同时，还特别增加了对抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的效能，是目前抗菌谱最广的一类头孢菌素。
