弗萊明未敢耽擱時機，他立即取來白金絲，挑了一點黴菌，放在皿上細心培養。這些黴菌在顯微鏡下很是好看，起初長出一點兒白色的絨毛，後來就變成一層綠色的“地毯”，而每一根就像浸在水裏的毛筆，頭上還有向四周張開的筆毛。
他興奮極了，立即召來兩名助手說：“這種新菌生長力這樣強，我看它很可能是葡萄球菌的死敵，它不隻是和葡萄球菌爭奪養料，而是自己分泌了一種汁液直接殺死了對方。”於是弗萊明吩咐助手將黴菌培養液仔細過濾。然後，他取過一隻長滿葡萄球菌的小碟，用白金絲挑了一滴過濾液滴入其中，幾小時後，那些可惡的葡萄球菌竟消失得無影無蹤。
弗萊明高興極了，他連連吩咐助手們趕快再製一點兒過濾液來。他們將過濾液稀釋到各種濃度，試驗於各種細菌。當濃度為1%時就足以殺死鏈狀球菌；到三百分之一時還能阻止葡萄球菌的生殖；到八百分之一時，還可殺滅肺炎球菌。
這可真是一件從天而降的大喜事。那些瘋狂作亂的病菌原來自有一種與它同樣小的玩藝兒來輕而易舉地對付它。病菌是可以由其他菌來對抗的，這便是抗菌素，弗萊明把這個人類發現的第一個抗菌素命名為青黴素。
各位讀者，青黴素存在於世界上也不知有幾千百年，何以單單撞在弗萊明的手中，卻讓他發現？這就要說到科學研究的一個重要方法，就是觀察。其實客觀事物存在於我們每個人的周圍，向每人奉獻著平等的發現機會。有人熟視無睹，掃一眼即過，他眼睜著其實並沒有看見什麼；有的人看了又想，想了又看，總要發現這事物中的特殊之點，找出問題的最新解釋。於是這個平等的發現機會在不同人的身上就會結出極不平等的結果。這也就是為什麼從古到今科學門庭人來人往，攻關大軍浩浩蕩蕩，而摘冠奪魁者總是少數偉人。原來他們一決定獻身科學事業，便努力練就了一雙銳利而又冷靜的眼睛。弗萊明也正是一位這樣的學者。
他在孩童時代就養成一種細心的習慣。一次他隨母親到醫院裏探望一位病人。他問那人得了什麼病，為什麼會得這種病，直問得醫生再也答不出來，隻好說：“孩子，人們還沒有詳細研究的病症多著呢！”他記住了這句話，以後發誓學醫，無論在戰場上觀察那腐爛的屍體，還是在醫院裏收集培養各種病菌，都要極細心地觀察記錄和思考。今天他發現青黴索實在是理所當然的了。
再說弗萊明發現了青黴素的抗菌作用，欣喜若狂。他又一轉念，還不知這菌本身對動物和人體有無毒性。於是他趕快找來一隻家兔和一隻白鼠，向它們的耳朵上和腹內分別注射了濾液。還好，並無一點兒不良反應。他又在人的血液內混上一點兒青黴素，證明對白血球也無殺傷作用。於是弗萊明便揮筆將這一成果寫成一篇短文，發表在1929年9月份的《英國實驗病理學》雜誌上。當時有人勸他就這項發現去申請製造青黴素的專利，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！在我畢業之時就宣過誓，一定要以所學知識救死扶傷。醫藥界最可怕的莫過於貪，貪名貪利而不舍己救人無異於拿刀殺人。”他毅然將這一發現過程詳細公布。
但是，正像許多重大發現一樣，科學原理的發現到轉化為具體應用，這中間還有許多技術難題。青黴素可以救命治病，但是靠在碟子裏培養，實在太少太少了。哪怕治療一個輕微的傷口也需要幾升的濾液。且不說造不出這樣大量的藥來，就是能造出來，把幾升的濾液傾注到人的血管中去，這也是不可能的。人們一時還找不到一種提取出有效成分的好辦法，於是這種“神藥”在醫界引起一陣小小的興奮之後，又漸漸被人遺忘了。
歲月整整過了10年，有一個從德國流亡到英國的青年化學家錢恩，他看到了10年前弗萊明發表的那篇文章，於是又開始做提純實驗。到1940年冬，他提煉出很少一點兒青黴素，剛夠給4隻老鼠注射。他先給8隻老鼠注射了致死的病菌，再給其中的4隻注射青黴素，結果這4隻活了下來，那4隻立即死去。但是錢恩提純的藥其純度才隻有0.3%。而且這種方法所需黴菌培養液極多，要提煉出能治一個惡性病人的藥，就需要注滿一節火車廂的菌液。所以實驗還是隻能在白鼠身上做，因為一隻白鼠的體積隻有人體的三千分之一。
到1941年，青黴素研究的接力棒又傳到了一位澳大利亞人手裏。他叫弗洛裏，此時正在牛津大學教病理學。弗洛裏想方設法在英國一家化工廠的幫助下，提煉出一小匙青黴素藥粉。他估計這足夠治療一個病人了。這年冬天恰巧有人急匆匆地來請他出診。他登門一看，床上躺著一位48歲的警察，頭上臉上全是膿癤，全身也已多處潰爛，眼睛腫得已經睜不開，神誌昏迷，離閻羅殿也就隻差一步了。弗洛裏想別無他法，隻有將這一小匙藥粉拿出來或許還可救命。