Марбофлоксацин относится к классу фунгицидов, и его бактерицидная активность зависит от концентрации. Чувствительные бактерии могут погибнуть в течение 20-30 дней после заражения. Как и другие фторхинолоновые препараты, марбофлоксацин продемонстрировал значительное постантибиотическое воздействие как на грамотрицательные, так и на положительные бактерии, проявляя активность как во время стационарной, так и в фазе роста бактериальной репликации. Механизм его действия до конца не изучен, но считается, что он может действовать путем ингибирования бактериальной ДНК-циклооксигеназы (топоизомеразы типа II), предотвращая образование суперспиралей ДНК и синтез ДНК.
Марбофлоксацин и другие ветеринарные фторхинолоновые препараты имеют схожие профили антибактериальной активности. Эти препараты обладают хорошей активностью в отношении большинства грамотрицательных бактерий и кокков, включая большинство видов и штаммов Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Enterococcus, Campylobacter, Shigella, Salmonella, Aeromonas, Haemophilus, Proteus, Yersinia, Vibrio и др. Другие распространенные чувствительные бактерии включают бруцеллу, Chlamydia trachomatis, стафилококк (включая бактерии, продуцирующие пенициллиназу и устойчивые к метициллину), хламидии и микобактерии. Препараты фторхинолонов обладают различной активностью в отношении большинства видов Streptococcus и обычно не рекомендуются для лечения этой бактериальной инфекции. Эти препараты обладают слабой активностью в отношении большинства анаэробных бактерий и не могут эффективно лечить анаэробные бактериальные инфекции. Из-за мутаций появились штаммы, устойчивые к лекарствам, особенно Pseudomonas, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter и Enterococcus, но обычно считается, что плазмидная устойчивость возникает редко.