協同作用在于青霉素和頭孢菌素類抗生素作用于細菌細胞壁，使氨基糖苷類易于進入細菌體內，與核糖體結合而發揮其抗菌作用。
青霉素和鏈霉素聯合治療草綠色鏈球菌。
氨基糖苷類與耐酶半合成青霉素（苯唑西林，氯唑西林）治療金黃色葡萄球菌。
與頭孢菌素或頭孢氨芐聯合治療李斯特菌。
與羧芐西林或哌拉西林聯合治療銅綠假單胞菌。
與青霉素類聯合治療腸球菌屬所致的心內膜炎或其他嚴重感染等。
應注意的是，在有嚴重腎功能不全的病例，青霉素或頭孢菌素類藥物中的β-內酰胺環可能與氨基糖苷類抗生素的氨基糖結合而使后者的抗菌活性降低。