可以说，20世纪上半叶青霉素的发现是现代医学取得的最大进步。1929年，苏格兰细菌学家亚历山大·弗莱明无意中发现了这一“灵丹妙药”。《诺贝尔生理学或医学演讲：1942—1962年》（Nobel Lectures in Physiology or Medicine 1942-62）出版了弗莱明1945年获诺贝尔奖时的演讲。弗莱明在演讲中承认，“我只是偶然观察到了青霉素”。当时，弗莱明正在研究治疗流感的方法。一次偶然的机会，弗莱明看到一个废弃的培养皿中长出了一种神奇的霉菌。所以，弗莱明不是在自己剩下的午饭上发现青霉素的。1929年，弗莱明撰写了论文《关于霉菌培养的杀菌作用》（On the Antibacterial Action of Cultures of a Penicillium），并发表在《不列颠实验病理学杂志》（British Journal of Experimental Pathology）上。在这篇文章中，弗莱明说，“在实验过程中，培养皿必须与空气接触，然后培养皿就被各种微生物污染”。（实际上，弗莱明的实验室一般都比较乱，做实验用的培养皿会在放了好几个星期后才会清理。）
有人说，污染培养皿的霉菌是从开着的窗户飘进来的。实际上，这些孢子是由楼下的实验室飘上来的，当时楼下的实验室正在做过敏实验。这个故事之所以会和面包有联系，是因为培养皿中的霉菌是面包霉。面包霉把培养皿里的细菌都杀死了，所以弗莱明认为这种霉菌可以“杀菌”。弗莱明继续写道，“我唯一的贡献就是没有忽视这一现象，并且以细菌学家的身份进行了深入研究”。但是，弗莱明的研究还不算彻底。《20世纪名人录》（Who's Who in the Twentieth Century）一书指出，弗莱明“未能对青霉素进行提纯，也未能说明其真正的治疗价值”。《大英百科全书》认为这是因为弗莱明缺少“必要的化学手段”，因此“无法分离和确认青霉素里的活性物质”。而J. K.阿伦森（J. K. Aronson）在《牛津医药指南》（The Oxford Companion to Medicine）一书中补充说，弗莱明“未能试着将青霉素应用于临床之上”。甚至弗莱明本人都承认，“我1929年发表的论文只是别人研究青霉素的起点，特别是研究青霉素在化学领域的起点”。
事实上，直到1940年，厄恩斯特·钱恩（Ernst Chain）和霍华德·弗洛里（Howard Florey）才证明了“青霉素作为抗生素的巨大价值……二人的研究为其他各种抗生素研究铺平了道路，宣告了细菌和真菌疾病治疗方法变革的到来”。
阿姆洛斯·莱特爵士（Sir Almroth Edward Wright）曾于1942年8月28日写信说，“荣膺发现青霉素的‘桂冠’的是这一研究实验室的亚历山大·弗莱明教授”。所以，我们有可能就因此认为，弗莱明一人就发现了青霉素及其价值。显然，阿姆洛斯爵士急于为自己的疫苗接种部门邀功。这一部门隶属于伦敦帕丁顿区（Paddington）的圣玛丽医院（St Mary's Hospital）。阿姆洛斯爵士继续写道，弗莱明“发现了青霉素，并第一个写了文章，指出了青霉素可能在医学上的重要应用”。但是，科学界更了解事情的真相：1945年，弗莱明、弗洛里和钱恩共同获得了诺贝尔医学奖。