抗生素的生产方法有4种：发酵法、化学合成法半合成法和直接提取法。作为基本的抗生素生产技术，微生物发酵法依然发挥着巨大作用，日常使用的抗生素大部分都是利用微生物发酵法进行生产的。只是某些抗生素利用发酵法无法制得、或者希望在天然抗生素基础上再加强某些作用时，方才使用化学合成法制造抗生素，这种方法产量低而且成本高。
此外，来自于动植物的抗生素，如蒜素、海星皂苷等，则是从原料中直接提取。
15.1微生物发酵法
微生物发酵法是指在一定的营养条件和培养条件下，使菌种大量生长繁殖，在微生物菌种的生长代谢中产生所要的抗生素，再从发酵液中分离得到。该法具有生产成本低、产生的抗生素种类多等优点，也具有周期长、波动性大的缺点。
15.1.1生产工艺
生产工艺为：菌种→孢子制备→种子制备→发酵→发酵液预处理→提取精制→产品检验→成品包装15.1.1.1菌种
生产用菌种应具有特点：生长繁殖快，发酵单位高，遗传性能稳定，在一定条件下能保持持久的、高产量的抗生素生产能力，培养条件相对粗放，发酵过程易于控制，合成的代谢副产物少，生产抗生素的质量好。生产所用菌种一般都采用沙土或冷冻干燥法保存。
15.1.1.2孢子制备
孢子制备的目的是使菌体扩增。将菌种接种于固体培养基上，在27℃培养7~10天即得孢子。注意控制适宜的湿度、温度及通风量，此外还要进行纯种和生产性能检验。
15.1.1.3种子培养
种子培养的目的是使孢子发芽、繁殖和获得足够数量的菌丝体。将孢子用无菌水制成悬浮液，接种入种子罐。接种后，在搅拌下通入无菌空气，保持一定的罐温，从而进行种子培养。种子培养采用逐级扩大，培养过程中需要对菌丝的形态和生化指标进行分析，确保种子质量满意后方可接种。
15.1.1.4发酵
发酵的目的是使菌丝体再生，合成大量的抗生素。培养基的主要成分有碳源（如葡萄糖、淀粉等）、氮源（如玉米浆、花生饼粉、黄豆饼粉、硝酸盐和铵盐等）以及无机盐和微量元素。不同抗生素的培养基有其独特的营养组分和最佳配比。
整个发酵过程是在纯种培养条件下进行的，所用的培养基和设备都必须经过灭菌，通常采用蒸汽灭菌，与培养液接触的罐体、管件都应严密不渗漏，避免杂菌污染。所通入的无菌空气需经空气净化系统处理。空气过滤器中采用的过滤介质有棉花、活性炭、超细玻璃纤维纸、石棉滤板和维尼纶滤布等。
接种量一般为5％~20％。发酵控制的参数有通气、温度、搅拌速度、补料、pH、某些专用前体、促进剂或抑制剂的用量等；发酵期间有时还要加入豆油或合成消泡剂控制发酵过程中产生的泡沫，同时补加葡萄糖、铵盐和前体物质等以延长抗生素生物合成期，增加抗生素的产量。发酵过程中需要分析的参数有菌丝形态、残含糖量、氨基酸、溶氧、pH和抗生素含量等。
15.1.1.5提取和精制
发酵结束后，进行发酵液预处理，然后进行抗生素的提取与精制。根据抗生素的化学、物理性质分别采用溶剂萃取、沉淀、离子交换或大孔树脂吸附等法进行提取、精制而得成品。不同抗生素根据其性质采用不同的精制方法。
15.1.1.6成品检验
根据国家药典进行检验，项目包括效价检定、毒性实验、无菌实验、热原实验、水分测定、水溶液酸碱度及浑浊度测定、结晶颗粒的色泽及大小测定等。
15.1.2抗生素发酵生产的特点
15.1.2.1菌体生长与产物形成不平行
抗生素属于次级代谢产物，它不是在生产菌菌体生长、繁殖时大量形成的，而是在菌体生长、繁殖至一定阶段后才大量合成的。因此，抗生素的发酵环节分为菌丝增长繁殖过程和抗生素的合成分泌过程。
另外，在发酵中，菌丝太少，当然抗生素产量低，但菌丝生长、繁殖太旺盛，菌体浓度过浓，抗生素产量并不是相应地提高。这两方面就是所谓的菌体生长与产物形成的不平行性。
15.1.2.2理论产量难以用物料平衡计算
由于目前对微生物的次级代谢过程和变化了解不完全，故抗生素的理论产量难以用物料平衡关系来计算。现在生产中发酵前对抗生素理论产量的预测都是凭经验，根据以前的生产情况做出来的。
15.1.2.3产量稳定性差
抗生素发酵生产中，由于生产菌种的变异退化、发酵所用培养基成分及其原料质量、中间代谢的控制、设备条件、操作条件等因素的差异，各批发酵所得的抗生素是不相同的，一般波动幅度为10％。
15.1.2.4特殊问题
（1）杂菌污染问题
抗生素工业生产的第一步就是对抗生素生产菌种进行扩大培养，获取足够数量的菌体。这一过程中需要多次接种和特种，很容易造成污染。一旦被污染，一方面会降低发酵单位；另一方面会增加杂质，使提取、精制困难。因此，既降低产量，又降低质量。
（2）抗生素的稳定性和质量问题
不同的抗生素在不同状态下的稳定性是不同的，有的抗生素在溶液状态下很不稳定，甚至在发酵过程中就一边产生一边分解。有的在提取中也很易遭到破坏、分解，直接降低了抗生素的产量。而且抗生素的分解产物与抗生素混杂在一起，在微生物产品的纯化过程中很难除去，又降低了产品的质量。因此，在抗生素的发酵生产中，要严格控制工艺条件，使抗生素的分解最小，提高产量，保证产品的质量。
（3）耗粮与动力消耗问题
这两个方面的消耗均很大，所以在研究菌种、发酵条件和工艺等问题时都要考虑尽可能降低耗粮和动力消耗。
15.2化学全合成
首先将需要合成的抗生素的化学结构分析清楚，然后按照这个结构去进行化学合成，实践表明，这种化学合成的抗生素也是具有良好抗菌作用的物质。该法只适用于少数抗生素，如氯霉素，其前提条件是抗生素的结构已经明确，而且结构简单。
15.3半合成法
主要是采用天然抗生素通过化学结构改造而得，临床上使用最多的半合成青霉素和头孢菌素等半合成抗生素，均由这种方法制取。其他如强力霉素、利福平、氯林可霉素等则分别通过土霉素、利福霉素SV和林可霉素的结构改造而制得。半合成抗生素与原抗生素相比具有明显的优点：抗菌效果强、抗菌谱广、抗生素的毒副作用小。目前临床上使用的半合成抗生素远比合成的抗生素多。