เจนตามัยซินออกฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียได้หลายสายพันธุ์ โดยส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรียแกรมลบ ซึ่งรวมถึงสกุลซูโดโมแนส, สกุลโปรตีอัส, เอสเชอริเชีย โคไล, เคลบเซลลา นิวโมเนียเอ, เอนเทอโรแบคเตอร์ แอโรจีเนส, สกุลเซอราเทีย, และแบคทีเรียแกรมบวกในสกุลสแตฟฟิโลคอคคัส[14] โดยยานี้มีข้อบ่งใช้สำหรับรักษาโรคติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจ, การติดเชื้อในระบบทางเดินปัสสาวะ, การติดเชื้อในกระแสเลือด, และการติดเชื้อในกระดูกและเนื้อเยื่ออ่อนที่มีสาเหตุมาจากจุลชีพดังข้างต้นหรือแบคทีเรียอื่นที่ไวต่อยานี้[15] ทั้งนี้ เจนตามัยซินไม่มีประสิทธิภาพในการรักษาโรคที่เกิดจาการติดเชื้อแบคทีเรีย ไนซีเรีย โกโนเรียอี, ไนซีเรีย เมนิงไจไทดิส หรือลีจิโอเนลลา นิวโมฟิเลีย เนื่องจากจะทำให้ผู้ป่วยมีความเสี่ยงที่จะเกิดภาวะช็อกจากเอนโดทอกซินชนิดลิปิด เอ (lipid A endotoxin) ที่พบในแบคทีเรียแกรมลบดังข้างต้นนอกจากนี้ เจนตามัยซินยังมีประโยชน์ในการรักษาโรคที่เกิดจากการติดเชื้อแบคทีเรียแกรมลบจำพวกเยอซิเนีย เพสทิส และฟรานซิเซลลา ทิวลาเรนสิส ซึ่งเป็นจุลชีพที่ทำให้เกิดโรคไข้กระต่ายที่มักพบเกิดขึ้นในพรานล่าสัตว์หรือคนดักสัตว์[16]

อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันพบว่าแบคทีเรียบางสายพันธุ์ในวงศ์เอนเทอร์โรแบคทีเรียซีอี, สกุลซูโดโมแนส, สกุลเอนเทอโรคอคคัส, สแตปฟิโลคอคคัส ออเรียส และสายพันธุ์อื่นในสกุลสแตฟฟิโลคอคคัส นั้นดื้อต่อเจนตามัยซินซัลเฟตในระดับความรุนแรงที่แตกต่างกันออกไป[17]