Et antibiotikum (flertal antibiotika) er en kemisk forbindelse, som virker hæmmende (bakteriostatisk) eller dræbende (baktericidt) på mikroorganismer såsom bakterier, svampe eller protozoer. Normalt anvendes betegnelsen antibiotika kun om de stoffer, der har antibakteriel virkning. Effekten af en antibiotisk behandling vil være afhængig af antibiotikummets biotilgængelighed samt evt. bakteriens evne til enten at aktivt at udskille eller nedbryde antibiotikummet. Overdreven eller forkert brug af antibiotika kan forøge bakteriernes evne til at udskille eller inaktivere antibiotika, hvilket fører til antibiotikaresistens. Antibiotika kan gives enten som piller til oral indtagelse, sprøjtes direkte ind i blodårerne (intravenøst) eller anvendes lokalt som fx øjensalve.
Det mest anvendte og bedst kendte antibiotikum er penicillin og dets derivater, der er af typen β-lactamantibiotika. Sulfonamider var de først fundne syntetiske antibiotika. De fleste antibiotika fremstilles biologisk vha. forskellige mikroorganismer. Et eksempel er penicilliner, som produceres i svampekulturer. Alexander Flemings oprindelige kultur af skimmelsvampen dannede kun penicillin i så små mængder, at det tog over et år at fremstille penicillin nok til de første forsøg. I nutidens industrielle produktion kan man lave op til flere tusinde mikrogram pr. milliliter. Penicillin fremstilles ved gæring i gæringstanke. Herefter filtreres svampekulturen fra væsken, som indeholder penicillinet. Derefter udtrækkes lægemidlet fra væsken.