Viele Bakterien wehren sich, indem sie ein Enzym herstellen, die Beta-Lactamase, auch Penicillinase genannt, die den Beta-Lactam-Ring aufschneidet und das Penicillin zerstört, bevor es wirkt. Cloxacillin gehört zu den sogenannten penicillinaseresistenten Penicillinen oder Penicillinen der zweiten Generation. Es handelt sich um halbsynthetische Versionen der natürlichen Penicilline, verändert, um diesem Enzym standzuhalten. Genau das erlaubt ihnen, dort zu wirken, wo Penicillin G zerstört wird.
Dieser Vorteil bestimmt unmittelbar ihren Einsatz. Cloxacillin dient, wie seine nahen Verwandten Dicloxacillin, Oxacillin und Nafcillin, der Behandlung mäßiger bis schwerer Infektionen durch penicillinasebildende Staphylokokken, sofern der Stamm empfindlich gegenüber dem Wirkstoff bleibt. Der Arzt verschreibt es, nachdem festgestellt wurde, dass der verursachende Keim tatsächlich in diesen Rahmen fällt.