דוקסיציקלין שייך לקבוצת הטטרציקלין ופועל בקטריוסטטי כנגד חיידקים גראם חיוביים וגראן-שליליים רבים כמו Bordetella, Campylobacter, E.coli, Haemophilus, Pasteurella, Salmonella, Staphylococcus ו-Streptococcus spp.דוקסיציקלין פעיל גם נגד Chlamydia, Mycoplasma ו-Rickettsia spp.הפעולה של דוקסיציקלין מבוססת על עיכוב סינתזת חלבון חיידקי.לדוקסיצילין יש זיקה רבה לריאות ולכן הוא שימושי במיוחד לטיפול בזיהומים חיידקיים בדרכי הנשימה.