آزمایشگاه میکروبیولوژی مشخص می‌کند عامل عفونت چیست (باکتری، قارچ یا انگل) و آن عامل به کدام دارو حساس است. این اطلاعات، درمان را از حالت تجربی و حدسی به درمان هدفمند تبدیل می‌کند و هم اثربخشی را بالا می‌برد و هم مصرف بی‌مورد آنتی‌بیوتیک را کم می‌کند.

در کشت، نمونه‌ی بیمار روی محیط غذایی مخصوص قرار می‌گیرد تا میکروب موجود در آن رشد کند و قابل شناسایی شود. چون این رشد یک فرایند زیستی است، معمولاً ۲۴ تا ۴۸ ساعت زمان می‌برد و برای برخی میکروب‌های کندرشد بیشتر هم طول می‌کشد؛ تعیین حساسیت دارویی هم یک مرحله‌ی زمانی جداگانه پس از آن است.

آنتی‌بیوگرام آزمونی است که میزان حساسیت یا مقاومت میکروب جداشده را نسبت به چند آنتی‌بیوتیک مشخص می‌کند و نتیجه را به‌صورت حساس، نیمه‌حساس یا مقاوم گزارش می‌دهد. پزشک بر پایه‌ی این گزارش، به‌جای داروی وسیع‌الطیف، مؤثرترین و باریک‌ترین گزینه را انتخاب می‌کند.

هر بار که آنتی‌بیوتیک بی‌مورد، با دوز ناکافی یا برای مدت کوتاه‌تر از لازم مصرف شود، باکتری‌های حساس از بین می‌روند و باکتری‌های مقاوم فرصت تکثیر پیدا می‌کنند. این باکتری‌های مقاوم می‌توانند بین افراد و در محیط درمانی منتقل شوند؛ به همین دلیل مقاومت دارویی یک مسئله‌ی جمعی است نه فردی.

نمونه باید پیش از شروع آنتی‌بیوتیک، در ظرف استریل و بدون آلودگی محیطی گرفته شود. در کشت ادرار، نمونه‌ی وسط ادرار صبحگاهی پس از شست‌وشوی ناحیه استاندارد است؛ در کشت خون، ضدعفونی کامل پوست و برداشتن حجم کافی خون اهمیت دارد. رساندن سریع نمونه به آزمایشگاه و رعایت دمای نگه‌داری هم بخشی از صحت نتیجه است.