头孢菌素和非典型β-内酰胺类抗生素都属于β-内酰胺类抗生素，但它们之间存在一些显著的区别：
1. 化学结构上的差异 头孢菌素的母核是7-氨基头孢烷酸（7-ACA），而非典型β-内酰胺类如单环β-内酰胺类（例如氨曲南）和碳青霉烯类则具有不同的侧链或环状结构。这些化学结构上的差异使得它们在抗菌谱、耐药性机制等方面有所不同。
2. 抗菌谱 头孢菌素主要对革兰氏阳性菌和部分革兰氏阴性菌有较好的抗菌作用，而对一些特定的厌氧菌效果较差；非典型β-内酰胺类如碳青霉烯类则具有更广泛的抗菌谱，能够覆盖大多数革兰氏阳性和阴性细菌，包括一些多重耐药菌株。
3. 耐药机制 头孢菌素主要通过与细菌细胞壁合成过程中的靶点——青霉素结合蛋白（PBPs）相互作用来发挥杀菌效果。然而，细菌可以通过产生β-内酰胺酶、改变PBPs等途径对头孢菌素形成耐药性；而非典型β-内酰胺类如碳青霉烯类由于其独特的结构，对于许多常见的β-内酰胺酶具有较高的稳定性，因此在治疗多重耐药菌感染时更为有效。
4. 临床应用 根据抗菌谱和耐药性的不同特点，头孢菌素主要用于一般性细菌感染的治疗；而非典型β-内酰胺类药物则更多地应用于重症感染、复杂性感染或已知存在多种耐药菌的情况中。