１９２８年９月的一天早晨，英國倫敦聖瑪麗醫院的細菌學家弗萊明像往常一樣，來到了實驗室。
在實驗室裡一排排的架子上，整整齊齊排列著很多玻璃培養器皿，上面分別貼著標籤寫著：鏈狀球菌、葡萄狀球菌、炭疽菌、大腸桿菌等。這些都是有毒的細菌，弗萊明收集了它們，是在尋找一種能夠制服它們，把它們培養成無毒細菌的方法。尤其是其中的一種在顯微鏡下看起來像葡萄球狀的細菌，存在很廣泛，危害也很大，傷口感染化膿，就是它在「作怪」。弗萊明試驗了各種藥劑，力圖找到一種能殺它的理想藥品，但是一直沒有成功。
弗萊明來到架子前，逐個檢查著培養器皿中細菌的變化。當他來到靠近窗戶的一隻培養器前的時候，他皺起了眉頭，自言自語道：「唉，怎麼搞的，竟然變成了這個樣子！」原來，這只貼有葡萄狀球菌的標籤的培養器裡，所盛放的培養基發了霉，長出一團青色的霉花。
他的助手趕緊過來說：「這是被雜菌污染了，別再用它了，讓我倒掉它吧。」弗萊明沒有馬上把這培養器交給助手，而是仔細觀察了一會兒。使他感到驚奇的是：在青色黴菌的周圍，有一小圈空白的區域，原來生長的葡萄狀球菌消失了。難道是這種青黴菌的分泌物把葡萄狀球菌殺滅了嗎？
想到這裡，弗萊明興奮地把它放到了顯微鏡下進行觀察。結果發現，青黴菌附近的葡萄狀球菌已經全部死去，只留下一點枯影。他立即決定，把青黴菌放進培養基中培養。
幾天後，青黴菌明顯繁殖起來。於是，弗萊明進行了試驗：用一根線蘸上溶了水的葡萄狀球菌，放到青黴菌的培養器中，幾小時後，葡萄狀球菌全部死亡。接著，他分別把帶有白喉菌、肺炎菌、鏈狀球菌、炭疽菌的線放進去，這些細菌也很快死亡。但是放入帶有傷寒菌和大腸桿菌等的線，這幾種細菌照樣繁殖。
為了試驗青黴菌對葡萄狀球菌的殺滅能力有多大，弗萊明把青黴菌培養液加水稀釋，先是一倍、兩倍……最後以八百倍水稀釋，結果它對葡萄狀球菌和肺炎菌的殺滅能力仍然存在。這是當時人類發現的最強有力的一種殺菌物質了。
可是，這種青黴菌液體對動物是否有害呢？弗萊明小心地把它注射進了兔子的血管，然後緊張地觀察他們的反應，結果發現兔子安然無恙，沒有任何異常反應。這證明這種青黴菌液體沒有毒性。
１９２９年６月，弗萊明把他的發現寫成論文發表。他把這種青黴菌分泌的殺菌物質稱為青黴素。
人們向他祝賀。英國一位顯貴建議他申請製造青黴素的專利權，那樣將來就會發大財。弗萊明經過考慮，寫信婉言拒絕了那位顯貴的建議。他說：「為了我自己和我一家的尊榮富貴，而無形中危害無數人的生命，我不忍心。」
弗萊明發現青黴素，似乎是偶然的，但卻是他細心觀察的必然結果。讓人又感到遺憾的是，當時青黴素還無法馬上用於臨床治療，因為青黴素培養液中所含的青黴素太少了，很難從中提取足夠的數量供治療使用。如果直接用它的培養液來治病，那一次就要注射幾千甚至上萬毫升，這在實際上無法辦到。因此，弗萊明只好暫時停止了對青黴素的培養和研究工作。但是他的發現，為後來的科學家開闢了道路。
時間到了１９４０年，在牛津大學主持病理研究工作的澳大利亞病理學家佛羅理，仔細閱讀了弗萊明關於青黴素的論文，對這種能殺滅多種病菌的物質產生了濃厚的興趣。但是他知道，要提取出這種物質，需要各方面科學家的共同努力。他邀請了一些生物學家、生物化學家和病理學家，組成了一個聯合實驗組。這之中，德國生物化學家錢恩是他最主要和得力的助手。
在佛羅理的領導下，聯合實驗組緊張地開展了研製工作。細菌學家們每天要配製幾十噸培養液，把它們灌入一個個培養瓶中，在裡面接種青黴菌菌種，等它充分繁殖後，再裝進大罐裡，然後送到錢恩那裡進行提煉。
提煉工作繁重而艱難，一大罐培養液只能提煉出針尖大小的一點點青黴素。經過幾個月的辛勤工作，錢恩提取出了一小匙青黴素。把它溶解在水中，用來殺滅葡萄狀球菌，效果很好。即使把它稀釋二百萬倍，仍然具有殺滅能力。
聯合實驗組選擇了５０只小白鼠來進行試驗；把每隻都注射了同樣數量，足以致死的鏈狀球菌，然後給其中２５只注射青黴素，另外２５只不注射。實驗結果，不注射青黴素的白鼠全部死亡，而注射的只有一隻死去。
隨後，他們開始了更努力的提取工作，終於獲得了能救活一個病人所需的青黴素，並救活了一名病人。證明了這種藥物的無比效能。
佛羅理清醒地意識到，為青黴素能廣泛地用於臨床治療，必須改進設備，進行大規模生產。但這對聯合實驗組來說，還是無法辦到的事。而且，當時的倫敦正遭受德國飛機的頻繁轟炸，要進行大規模生產也很不安全。
１９４１年６月，佛羅理不顧錢恩的反對，帶著青黴素樣品來到不受戰火影響的美國。他馬上與美國的科學家們開始合作。經過共同努力，終於製成了以玉米汁為培養基，在２４℃的溫度下進行生產的設備。用它提煉出的青黴素，純度高，產量大，從而很快開始了在臨床上的廣泛應用，一些傳染病的死亡率大大下降，無數人的生命得到了拯救。
１８４５年，弗萊明、佛羅理和錢恩三人，因在青黴素發現利用方面做出的傑出貢獻，共同獲得了諾貝爾生理學及醫學獎金。