Antibioottiresistenssi syntyy, kun mikro -organismit, kuten bakteerit, kehittävät kykynsä kestää osittain tai kokonaan antibiootin vaikutuksia. Bakteerit voivat saada tämän antibioottiresistenssin suoraan luonnonilmiöiden kautta tai epäsuorasti ympäristön stressitekijöiden kautta. Yksi tällainen stressitekijä, lääketieteen työntekijöiden ja potilaiden antibioottien väärinkäyttö, on johtanut erityisesti resistenttien bakteerien lisääntymiseen.
Mikro -organismit osoittavat vastustuskykyä antibiooteille, jos ne ovat hankkineet kykynsä evoluutiokeinojen, kuten luonnollisen valinnan, kautta, erityisesti siirtämällä bakteerien välillä muuttuneita geenejä, jotka ovat vastuussa antibioottiresistenssistä. Geneettiset muunnelmat, jotka ovat jo olemassa resistentteissä bakteereissa, voidaan siirtää näiden mutatoituneiden bakteerien jälkeläisille. Satunnaisia geneettisiä mutaatioita voidaan ottaa käyttöön myös horisontaalisella geenisiirrolla, geenitoiminnalla, johon liittyy bakteereja, jotka eivät ole toistensa jälkeläisiä. Bakteereja, joissa on enemmän kuin yksi resistentti geeni, pidetään moniresistentteinä ja niitä kutsutaan yleisesti superbakteereiksi. Kun bakteerit altistuvat antibiootille, normaalit bakteerit kuolevat ja jättävät jälkeensä antibioottiresistenttejä bakteereja, jotka voivat sitten lisääntyä nopeasti ja nousta hallitsevaan kantaan.
Antibioottien laaja käyttö lääketieteessä on yhdistetty yhä useampaan antibioottiresistenssitapaukseen. Lääkärien sopimattomat tai tarpeettomat antibioottireseptit ja antibioottien virheellinen käyttö potilailla, jotka eivät käytä niitä määräysten mukaisesti tai jotka vaativat antibioottien ottamista ei-bakteeri-infektion hoitoon, ovat tärkeimpiä antibioottiresistenssin syitä. Potilaat, jotka eivät lopeta koko antibioottikuuria ohjeiden mukaan, lisäävät mahdollisuuksia antibioottiresistenssin syntymiseen. Antibiootit torjuvat vain bakteeri-infektioita, ja lääkärit, jotka diagnosoivat väärin virusinfektion tai muun ei-bakteeri-infektion ja määräävät antibiootteja, edistävät edelleen resistentin bakteerikannan esiintymisen todennäköisyyttä. Tällaiset ihmislääketieteen piiriin kuuluvat tekijät ovat vaikuttaneet merkittävästi vastustuskykyisten bakteerien ja hengenvaarallisten superbakteerien syntymiseen ja pysyvyyteen.
Antibiootit eivät rajoitu ihmisten käyttöön ja niitä voi esiintyä ihmisravinnoksi tarkoitetuissa tai ihmisten kanssa kosketuksiin joutuvissa eläimissä. Rehut voivat sisältää antibiootteja eläinten kasvun edistämiseksi, ja tällaiset käytännöt lisäävät riskiä ihmisten altistumisesta superbakteereille ja muille antibioottiresistensseille. Antibioottien antaminen eläimille, joilla ei ole tautia, edistää edelleen resistenttien bakteerien leviämistä. Mahdollisuudet leviämään bakteerikannalle, jolla on antibioottiresistenssi, ovat suurempia, kun ihmiset kuluttavat lihaa, erityisesti jos se on raakaa tai alikypsää tai joutuvat läheiseen kosketukseen resistenttien bakteerien kantajien kanssa.