Η αντοχή στα αντιβιοτικά εμφανίζεται όταν μικροοργανισμοί όπως τα βακτήρια αναπτύσσουν την ικανότητα να αντέχουν τις επιδράσεις ενός αντιβιοτικού είτε εν μέρει είτε πλήρως. Τα βακτήρια μπορούν να αποκτήσουν αυτή την αντοχή στα αντιβιοτικά άμεσα μέσω φυσικών φαινομένων ή έμμεσα μέσω περιβαλλοντικών στρεσογόνων παραγόντων. Ένας τέτοιος παράγοντας άγχους, η κακή χρήση αντιβιοτικών από ιατρικούς εργαζόμενους και ασθενείς, έχει οδηγήσει ιδιαίτερα σε αυξημένο επιπολασμό ανθεκτικών βακτηρίων.
Οι μικροοργανισμοί παρουσιάζουν αντοχή στα αντιβιοτικά εάν έχουν αποκτήσει την ικανότητα μέσω εξελικτικών μέσων όπως η φυσική επιλογή, ειδικά μέσω της μεταφοράς μεταξύ των βακτηρίων των αλλαγμένων γονιδίων που είναι υπεύθυνα για την αντοχή στα αντιβιοτικά. Γενετικές παραλλαγές που υπάρχουν ήδη σε ανθεκτικά βακτήρια μπορούν να μεταφερθούν στους απογόνους αυτών των μεταλλαγμένων βακτηρίων. Τυχαίες γενετικές μεταλλάξεις μπορούν επίσης να εισαχθούν μέσω οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων, μιας γονιδιακής δράσης που περιλαμβάνει βακτήρια που δεν είναι απόγονοι το ένα του άλλου. Τα βακτήρια που φέρουν περισσότερα από ένα ανθεκτικά γονίδια θεωρούνται πολυανθεκτικά και συνήθως αναφέρονται ως υπερβακτηρίδια. Όταν τα βακτήρια εκτίθενται σε ένα αντιβιοτικό, τα φυσιολογικά βακτήρια πεθαίνουν και αφήνουν πίσω βακτήρια ανθεκτικά στα αντιβιοτικά, τα οποία μπορούν στη συνέχεια να πολλαπλασιαστούν γρήγορα και να αναδειχθούν ως το κυρίαρχο στέλεχος.
Η εκτεταμένη χρήση αντιβιοτικών στην ιατρική έχει συνδεθεί με έναν αυξανόμενο αριθμό περιπτώσεων αντοχής στα αντιβιοτικά. Οι ακατάλληλες ή περιττές συνταγές αντιβιοτικών από τους γιατρούς και η εσφαλμένη εφαρμογή αντιβιοτικών από ασθενείς που δεν τα χρησιμοποιούν όπως έχει συνταγογραφηθεί ή που επιμένουν στη λήψη αντιβιοτικών για μη βακτηριακή λοίμωξη είναι οι κύριες αιτίες αντοχής στα αντιβιοτικά. Οι ασθενείς που δεν ολοκληρώνουν την πλήρη πορεία των αντιβιοτικών όπως έχει συνταγογραφηθεί αυξάνουν τις πιθανότητες εμφάνισης αντοχής στα αντιβιοτικά. Τα αντιβιοτικά καταπολεμούν μόνο τις βακτηριακές λοιμώξεις και οι γιατροί που διαγιγνώσκουν εσφαλμένα μια ιογενή λοίμωξη ή άλλη μη βακτηριακή λοίμωξη και συνταγογραφούν αντιβιοτικά προωθούν περαιτέρω την πιθανότητα εμφάνισης ανθεκτικού στελέχους βακτηρίων. Τέτοιοι παράγοντες που εμπίπτουν στο πεδίο της ανθρώπινης ιατρικής έχουν συμβάλει σημαντικά στην εμφάνιση και την επιμονή ανθεκτικών βακτηρίων και απειλητικών για τη ζωή υπερμικροβίων.
Τα αντιβιοτικά δεν περιορίζονται στην ανθρώπινη χρήση και μπορούν να βρεθούν σε ζώα που προορίζονται για ανθρώπινη κατανάλωση ή που έρχονται σε επαφή με τον άνθρωπο. Οι ζωοτροφές ενδέχεται να ενσωματώνουν αντιβιοτικά με σκοπό την προώθηση της ανάπτυξης στα ζώα, και τέτοιες πρακτικές αυξάνουν τον κίνδυνο έκθεσης του ανθρώπου σε υπερβακτήρια και άλλα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά. Η χορήγηση αντιβιοτικών σε ζώα που δεν έχουν ασθένεια ενθαρρύνει περαιτέρω την εξάπλωση ανθεκτικών βακτηρίων. Οι πιθανότητες εξάπλωσης ενός στελέχους βακτηρίων με ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά αυξάνονται όταν οι άνθρωποι καταναλώνουν προσβεβλημένο κρέας, ειδικά εάν είναι ωμό ή καλά ψημένο ή έρχονται σε στενή επαφή με ζώα που φέρουν ανθεκτικά βακτήρια.