Penitsilliinid on antibiootikumide klass, mida saadakse perekonna Penicillium seentest.
Penitsilliinid on ajalooliselt tähtsad, sest tegu oli esimeste ravimitega, mis ravisid varem tõsiseid haigusi nagu süüfilist ja stafülokokinakkusi. Ehkki penitsilliine kasutatakse laialdaselt ka tänapäeval, on paljud bakterite tüübid nende suhtes resistentsed.
Kõik penitsilliinid on beetalaktaam-antibiootikumid ning neid kasutatakse peamiselt grampositiivsete bakterite tekitatud haiguste ravis.
Enamik penitsilliine on 6-aminopenitsillaanhappe derivaadid, mis erinevad üksteisest asenduse poolest aminorühma külgahelas.
Bensüülpenitsilliin ehk penitsilliin G oli esimene antibiootikum, mida meditsiinis laialt kasutati. Selle avastamine on omistatud Alexander Flemingile (1928), kes koos tema masstootmise meetodi loojate Ernst Boris Chaini ja Howard Walter Floreyga pälvis 1945 Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna.
Penitsilliinide toimemehhanismi ei tunta seni veel täielikult.