多黏菌素在临床上多用于抗革兰氏阴性杆菌，主要是绿脓杆菌引起的感染，包括泌尿系统的感染、脑膜炎、肺部感染、败血症以及皮肤、软组织、眼睛、耳朵、关节的感染等。

多黏菌素对其它革兰氏阴性杆菌，如产气杆菌、大肠杆菌、肠炎杆菌、流感杆菌引起的感染，也有非常好的治疗效果，而细菌对多黏菌素和多黏菌素E之间有完全交叉的耐药性。多黏菌素E适用于由敏感细菌所致的败血症、尿路感染、肺部感染，以及皮肤炎、鼻旁窦、耳等的局部感染。

对于绿脓杆菌感染，多黏菌素E可以作为首选药物。