1876年，英國的物理學家丁達爾往試管裏裝上了肉湯，放了數日後，發現在湯的表麵長出來許多青黴，而下麵則是清清的湯，肉湯並沒有變臭。丁達爾是一位優秀的物理學家，他沒有放過這個現象，他認為這是黴菌和細菌的生存競爭。最後，黴菌戰勝了。可是他把這一重大的發現發表在自己常發表論文的物理雜誌上，卻沒有引起生物學家的注意。
1928年，倫敦大學的細菌學家弗洛裏也偶然地發現了這件事情。他是在培養皿用肉羹汁來培養細菌的，後來因為事情忙，他很久沒有來實驗室。一天，他發現培養皿裏中長出了黴，在黴的附近沒有找到細菌，培養細菌的實驗失敗了，但這件事引起了他的深思，他意識到，這是空氣中的青黴菌飄落在培養皿中造成的，他想從培養液中提取濃縮的青毒素，但沒有成功。1929年，他公布了自己的實驗結果，並希望大家一起來做這種工作。他邀請了一大批熱心的合作者，在他的領導下，艱苦的工作著，每天要洗刷幾百個瓶子，配製上十噸的培養液，還要接種、分離、幹燥……數不清的事情要去做。最後他們終於分離出黴菌分泌出的青黴素，其殺菌能力是空前的，把它加水稀釋百萬倍後，仍然有殺菌作用。用這種液體注射到老鼠體內，什麼不良影響也沒產生，從而可以肯定這種藥物對動物無害。一天，弗洛裏助手的手化膿，弗洛裏想了想說，我這裏有一種現成的藥，保證能使你的病治好，片刻後他手裏拿著一根蘸著藥物的玻璃棒，在助手的手上塗了塗說：“明天就好。”第二天助手帶著神秘的神色跑來問道：“教授，這是什麼藥，一次就痊愈了，好靈的藥。”“是青黴素分泌物！”
1941年，一個病人，因感染已瀕臨死亡，弗洛裏對他使用青黴素，第一次，用1\/5的青黴素分泌物進行靜脈注射，此後，每3個小時注射一次。24小時後，患者的病情好轉，第3天，意識已清楚，第5天，有了食欲想吃東西，但是到了第6天的時候，青黴素分泌物已經用完，患者的病情再度惡化，終於死亡。
當青黴素分泌物積攢了一湯匙的時候，他們又選了一個病人進行臨床實驗，這是一個15歲的少年，經過治療，一周後出院，但是，後來病情複發，青黴素分泌物沒有了，這個孩子重複了第一個患者的命運死了。兩次實驗的失敗說明了，沒有充足的藥物準備是不行的，此後，第3、第4個病人的治療都得到成功。此時，正是第二次世界大戰期間，在德國法西斯經常的大規模空襲下，英國沒有辦法大規模地生產青黴素，最後他們隻好到了當時還沒有參戰的美國，並得到了美國政府經濟上的支持，才開始大規模地生產青黴素。
在第二次世界大戰中，青黴素救治了無數的病人，人們把青黴素、原子彈、雷達並列為第二次世界大戰的三大發明。
1945年，弗洛裏、弗萊明和錢恩三人因青黴素的研究獲得諾貝爾獎，賀詞中把青黴素的發明稱為“現代醫學上最有價值的貢獻”，並強調指出他們是為共同目標而協作的模範。