1876年，英国物理学家丁达尔往试管里装上了肉汤，放了数日后，发现在汤的表面长出了许多青霉，而下面则是清清的汤，肉汤并没有变臭。丁达尔是一位优秀的物理学家，他没有放过这个现象，他认为这是霉菌和细菌的生存竞争。最后，霉菌战胜了。可是他把这一重大的发现发表在自己常发表论文的物理杂志上，却没有引起生物学家的注意。
1928年，伦敦大学的细菌学家弗洛里也偶然地发现了这件事情。他是在培养皿中用肉羹汁来培养细菌的，后来因为事情忙，他很久没有来实验室。一天，他发现培养皿里中长出了霉，在霉的附近没有找到细菌，培养细菌的实验失败了，但这件事引起了他的深思，他意识到，这是空气中的青霉菌飘落在培养皿中造成的，他想从培养液中提取浓缩的青霉素，但没有成功。1929年，他公布了自己的实验结果，并希望大家一起来做这项工作。他邀请了一大批热心的合作者，在他的领导下，艰苦地工作着，每天要洗刷几百个瓶子，配制上十吨的培养液，还要接种、分离、干燥……数不清的事情要去做。最后他们终于分离出霉菌分泌出的青霉素，其杀菌能力是空前的，把它加水稀释百万倍后，仍然有杀菌作用。将这种液体注射到老鼠体内，什么不良影响也没产生，从而可以肯定这种药物对动物无害。一天，弗洛里助手的手化脓，弗洛里想了想说，我这里有一种现成的药，保证能使你的病治好，片刻后他手里拿着一根蘸着药物的玻璃棒，在助手的手上涂了涂说：“明天就好。”第二天助手带着神秘的神色跑来问道：“教授，这是什么药，一次就痊愈了，好灵的药。”“是青霉素分泌物！”弗洛里回答。
1941年，一个病人，因感染已濒临死亡，弗洛里对他使用了青霉素，第一次，用1／5的青霉素分泌物进行静脉注射，此后，每3个小时注射一次。24小时后，患者的病情好转，第3天，意识已清醒，第5天，有了食欲想吃东西，但是到了第6天的时候，青霉素分泌物已经用完，患者的病情再度恶化，最终死亡。
当青霉素分泌物积攒了一汤匙的时候，他们又选了一位病人进行临床实验，这是一个15岁的少年，经过治疗，一周后出院，但是，后来病情复发，青霉素分泌物没有了，这个孩子重复了第一个患者的命运死了。两次实验的失败说明了没有充足的药物准备是不行的，此后，第3、第4个病人的治疗都取得成功。此时，正是第二次世界大战期间，在德国法西斯经常的大规模空袭下，英国没有办法大规模地生产青霉素，最后他们只好到了当时还没有参战的美国，并得到了美国政府经济上的支持，才开始大规模地生产青霉素。
在第二次世界大战中，青霉素救治了无数的病人，人们把青霉素、原子弹、雷达并列为第二次世界大战的三大发明。
1945年，弗洛里、弗莱明和钱恩三人因青霉素的研究获得诺贝尔奖，贺词中把青霉素的发明称为“现代医学上最有价值的贡献”，并强调指出他们是为共同目标而协作的模范。