体外试验表明，头孢菌素对细菌的作用，在于抑制细菌细胞壁的合成。体外研究表明下列细菌大多数对头孢克洛敏感，但是对在“适应症”以外的感染的临床疗效尚不清楚。
革兰氏阳性需氧菌：
葡萄球菌，包括凝固酶阳性，凝固酶阴性和产青霉素酶菌株（用体外试验法）。头孢克洛和甲氧青霉素之间显示有交叉耐药。
肺炎球菌
化脓性链球菌
革兰氏阴性需氧菌
分岐枸椽酸菌
埃希氏大肠杆菌
流感嗜血性杆菌，包括产生β内酰胺酶，对氨苄青霉有耐药性的菌株。
克雷白氏菌属
卡他莫拉氏菌（布兰汉氏球菌）
淋病双球菌
奇异变形杆菌
厌氧菌：
拟类杆菌属（脆弱拟杆菌除外）
黑色消化球菌
消化链球菌属
痤疮丙酸杆菌
三致性（致癌性、致突变性和致畸性）：没有进行研究以测定致癌性或致突变性的可能性，多次生殖研究显示，没有使生育力受损害的证据。
