第一个b-内酰胺类抗生素是弗莱明（Flemming）于1929年发现的青霉素。半个多世纪来，从来源上，β-内酰胺类抗生素可源于微生物发酵、半合成或全合成；在化学结构上，β-内酰胺抗生素由青霉烷衍生物发展到氧青霉烷、青霉烯、碳青霉烯、头孢烯、氧头孢烯、碳头孢烯乃至单环β-内酰胺。按其化学结构，通常把含有6-氨基青霉烷酸（6-APA）结构的青霉烷酸类和含有7-氨基头孢菌烷酸（7-ACA）的头孢烯类产品称之为典型β-内酰胺抗生素，把其他类产品称之为非典型β-内酰胺抗生素；但习惯上又常分为青霉素类、头孢菌素类、青霉烯/碳青霉烯类和其他类。β-内酰胺类抗生素的共同特点是均具有β-内酰胺环结构。

对β-内酰胺类抗生素的经典化学分析方法有：①羟胺比色法。盐酸羟胺在碱性缓冲液中与β-内酰胺环反应生成羟肟酸衍生物，中和后与硝酸铁作用生成红色的络合物，在水溶液中可于485纳米、515纳米或622纳米波长处测定，在异丁醇中可于470纳米～500纳米波长处测定。②咪唑法。又称硫醇汞盐分光光度法。青霉素类抗生素的β-内酰胺环在咪唑的催化下与二氯化汞定量反应，生成稳定的青霉烯酸硫醇汞盐，在325纳米～345纳米波长处有最大吸收，对侧链含氨基结构的青霉素须先将氨基乙酰化，才能发生上述反应。③碘量法。β-内酰胺类抗生素分子本身并不消耗碘，但其水解生成的开环物可被碘氧化，故可采用剩余碘量法测定其含量。④电位滴定法。青霉素类抗生素分子本身不与汞盐反应，而其碱性水解产物青霉噻唑酸在一定条件下能与二价过渡金属离子如Hg²⁺形成稳定的络合物，可用硝酸汞标准溶液滴定，电位法指示终点，滴定中出现两个突跃，以第2个突跃为终点，反应摩尔比为1∶1。

β-内酰胺类抗生素质量控制中的重要检验项目除了《中华人民共和国药典》制剂通则规定的检查外，尚有：①高分子杂质（发酵类产品中的残留蛋白和聚合物）检查，其与控制临床中过敏反应的发生有关。②溶液的澄清度与颜色，前者主要与药物-包装材料（主要是胶塞）的相容性有关，后者主要与产品的稳定性有关。此外，β-内酰胺类抗生素含有多个手性中心且本身不稳定，对其杂质谱的分析，特别是对其同分异构体的控制也是质控要点。