苯唑西林耐酸，口服可吸收給藥量的30%～33%。肌內注射苯唑西林0.5g，0.5小時達到血藥峰濃度（cmax），為16.7mg/L；劑量加倍，血藥濃度亦倍增。靜脈滴注苯唑西林 0.25g，滴注結束時血藥濃度為9.7mg/L，2小時后為 0.16mg/L。出生8～15日和20～21日的新生兒肌內注射 20mg/kg后，血藥峰濃度分別為51.5mg/L和47.0mg/L。苯唑西林蛋白結合率為93%。在肝、腎、腸、脾、胸腔積液和關節腔液中均可達到有效治療濃度，在腹水和痰液中濃度較低。苯唑西林難以透過正常血腦屏障，可透過胎盤進入胎兒體內，亦有少量分泌至乳汁。本品健康成人消除半衰期為0.4～0.7小時；出生8～15日和20～21日的新生兒的消除半衰期分別達1.6天和1.2天。苯唑西林約49%在肝臟代謝，肌內注射后約40%以原型藥在尿中排泄，約10%藥物經膽道排泄。血液透析和腹膜透析均不能清除本品。