抗生素的應用使腦膿腫的病死率由61%降到30%一40%。早期應用可防止腦炎轉化為膿腫，出現症狀小於一週比大於一週的病人具有更好的治療效果。抗生素的效果依賴於很多因素，主要包括抗生素的抗菌譜、療程、宿主對感染的反應及藥物在膿腫中的濃度等。
膿腫穿刺液培養出結果前，應選擇性應用抗生素。鼻源性膿腫主要為羧酶性鏈球菌，它對青黴素敏感但對甲硝唑耐藥。耳源性腦膿腫通常為需氧菌和厭氧菌的混合感染，早期青黴素、甲硝唑和第三代頭孢菌素聯合應用是必需的。萬古黴素加第三代頭抱菌素對先心病的患兒有效。
由於耐青黴素的厭氧菌在腦膿腫中占主導地位，故用藥應考慮到對病原有效而又能很好地通過血腦屏障的抗生素，這類抗生素包括甲硝唑、羧噻吩青黴素 (替卡西林)伍用克拉維酸、第三代頭孢菌素、複方亞胺硫黴素(泰能)、新青黴素、磺胺增效劑等。應謹慎使用泰能，因為大劑量會導致驚厥發作。應用青黴素時應與甲硝唑合用。近年來頭孢噻肟和優力新(舒巴坦和氨節青黴素聯合制劑)聯合應用或頭孢噻肟和甲硝唑聯用已被廣泛採用。
抗生素治療腦膿腫通常需大劑量靜脈輸入4-6周，繼而口服抗生素2-6個月，治療期間CT掃描至少每週一次，治療不連續後改為每月一次。經CT 動態觀察，腦膿腫體積縮小需2-8周，膿腔消失需3-6個月，病灶完全消失需8個月以上(增強掃描)。在多數病例，因為影像學膿腫消退所需時間遠較抗感染療程長，所以CT增強後殘留對比強化不應作為需要額外治療的指標。應注意的是對比增強的加重通常見於停激素的病人，但這並不意味著膿腫的再長。
