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青霉素属于β-内酰胺类抗生素，红霉素则属于大环内酯类抗生素，两者都是用于抗感染治疗的抗生素，但作用机制、抗菌谱、主要不良反应等都有所差异。
1、作用机制
青霉素类药物通过作用于细菌菌体内的青霉素结合蛋白，来抑制细菌细胞壁的合成，使细菌失去渗透屏障而膨胀、裂解而死亡，同时也借助细菌自溶酶溶解菌体，来发挥抗菌作用。红霉素则通过抑制细菌蛋白质的合成，从而抑制细菌的生长，来发挥抗菌作用。
2、抗菌谱和抗菌活性
大家现在简称为青霉素的药物通常主要指天然窄谱青霉素类如青霉素G、青霉素V，这里以青霉素G为例，对比与红霉素的抗菌谱差异。青霉素G对大多数革兰阳性菌有抗菌活性；对少数格兰阴性菌有效，但作用较弱；对于螺旋体、放线杆菌也有抗菌作用；而对肠球菌不敏感。而且，淋病奈瑟菌、肺炎球菌、脑膜炎奈瑟菌等对青霉素极易产生耐药性，也就是说，青霉素对这几种细菌引起的感染很容易在后期治疗中失去作用。
红霉素的抗菌谱也较窄，主要对大多数的革兰阳性菌、厌氧球菌、部分格兰阴性菌（包括奈瑟菌、嗜血杆菌、白喉棒状杆菌）有强大的抗菌活性，对某些螺旋体、肺炎支原体、立克次体等也有抗菌作用，但抗菌效力不及青霉素。尽管如此，红霉素却对耐青霉素的金黄色葡萄球菌感染（即青霉素治疗无效的金葡菌感染）有效，也能用于对青霉素过敏的患者，在临床上一定程度上补充了青霉素无法治疗的范围。
3、不良反应
青霉素毒性低，但有一个临床很重视的不良反应，就是过敏反应，常见也较易发展得严重。其中最严重的是过敏性休克，若不及时抢救，致死率高。中度严重或一些初期表现有荨麻疹、喉头水肿、呼吸困难等，也是需立即急救的反应。总的来说，一旦发现青霉素过敏的信号，就要立即去医院急诊，无论初期症状轻微有多轻微，因为轻微的过敏反应也很容易发展为严重的症状，需要警惕。
除了上述过敏，青霉素类也较常引起血清病样反应，也算一种变态反应，其他还有溶血性皮疹、药物性皮疹、接触性皮炎、间质性肾炎、哮喘发作等。除了过敏，青霉素有时还会导致电解质紊乱、赫氏反应、二重感染等不良反应。口服制剂还可能引起恶心、呕吐、上腹不适、腹泻等反应。
红霉素的不良反应主要为胃肠道反应，如恶心、腹泻、呕吐、口舌疼痛等，与剂量有关，少有患者出现乏力、腹痛、发热、黄疸等肝功能异常表现，是红霉素的肝毒性导致的。红霉素偶尔也会引起溶血性贫血、间质性肾炎等反应，过敏反应则表现为药物热、皮疹、嗜酸性粒细胞增多等，较青霉素的过敏少见，严重程度也低一些。