磺胺类药物的抗菌机制主要是通过抑制细菌的叶酸合成途径来实现的。在细菌生长繁殖过程中，叶酸是一种必需的辅酶，参与了核酸和蛋白质等重要生物大分子的合成。而叶酸的合成需要经过多个步骤，其中一个关键步骤是由对氨基苯甲酸（PABA）与二氢蝶啶焦磷酸盐及谷氨酸结合，在二氢叶酸合成酶的作用下形成二氢叶酸。
磺胺类药物的化学结构与对氨基苯甲酸非常相似，因此它们可以竞争性地与细菌体内的二氢叶酸合成酶结合，从而抑制该酶活性，阻止了对氨基苯甲酸参与二氢叶酸的合成。这导致细菌无法生成足够的二氢叶酸，进而影响到四氢叶酸（作为一碳单位转移反应的重要辅因子）的产生，最终干扰核酸和蛋白质等重要物质的正常代谢过程，阻碍细菌生长繁殖，达到抗菌效果。
需要注意的是，人体细胞并不直接利用对氨基苯甲酸合成叶酸，而是通过食物摄取已经形成的叶酸或其衍生物。因此，磺胺类药物对人体的影响较小，主要作用于那些依赖自身合成途径获取叶酸的微生物。
