溶菌酶是一種堿性球蛋白，分子中堿性氨基酸，酰胺殘基和芳香族胺酸的比例較高，酶的活動中心是天冬氨酸和谷氨酸。
溶菌酶是一種專門作用于微生物細胞壁的水解酶，稱胞壁質酶，或者是N-乙酰胞壁質聚糖水解酶。它專一的作用于肽多糖分子中N-乙酰胞壁酸與N-乙酰氨基葡萄糖之間的β-14鍵，從而破壞細菌的細胞壁，使之松弛而失去對細胞的保護作用，最終使細菌溶解死亡。也可以直接破壞革蘭氏陽性菌的細胞壁而達到殺菌的作用，主要是因為革蘭氏陽性菌的細胞壁主要由胞壁質和磷酸脂組成，其中胞壁質是由雜多糖和多肽組成的糖蛋白，這種多糖就是由N-乙酰胞壁酸與N-乙酰氨基葡萄糖之間的β-14鍵連接的，對這些革蘭氏陰性菌，如艾希腸桿菌，傷寒沙門氏菌，也會受到溶菌酶的破壞。
溶菌酶是母乳中能保護嬰兒免遭病毒感染的一種有效成分，它能通過消化道保持其活性狀態，還可以使嬰兒腸道中大腸桿菌減少，促進雙歧桿菌的增加，還可以促進蛋白質的消化吸收。