Cuando aparece resistencia al imipenem ésta ha sido mediada por la modificación de las porinas en los bacilos Gram-negativos que previenen la penetración por el imipenem (ejemplo: en Pseudomonas aeruginosa), alteración de las PBP que reducen la afinidad del imipenem sobre la pared celular (ejemplo: Enterococcus faecium y estafilococos meticilino-resistentes) o desarrollo de b-lactamasas capaces de hidrolizar e inactivar el anillo b-lactámico del imipenem.
Es de notar que se ha reportado la aparición de resistencia a imipenem durante el tratamiento de infecciones por P. aeruginosa. Esto se debe generalmente a la aparición de permeabilidad en la membrana celular, aunque la bacteria permanece sensible a otros b-lactámicos antipseudomonales. Finalmente, el imipenem es un potente inductor de "cefalosporinasas cromosomales inducibles", una clase de b-lactamasas producida por algunos bacilos Gram-negativos ante la presencia de antibióticos b-lactámicos, y que son capaces de hidrolizar un gran número de los mismos. Sin embargo, el imipenem típicamente no es hidrolizado por éstas "b-lactamasas inducibles".
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