1927年，弗萊明繼續研究這些葡萄球菌。他在小碟裏製成美麗的培養基，讓葡萄球菌在裏麵生長繁殖，以便了解這些殺人犯有什麼弱點。後來他去度假。臨走前，他把這些培養基隨便堆放在工作台上——他本是個既不整潔又無條理的人，再說，這十年來，他在實驗室裏一直忙得像個廚房裏的雜務工或家庭主婦一樣，這使他懶得再去收拾。“等休假回來再說吧。”他喃喃地說。過了一個月，弗萊明回到實驗室，發現培養基已經長黴了。“我忘了蓋上蓋子，使空氣中的微生物落到上麵，把它汙染了，我現在就來清理它們。”他大聲說著，隨手拾起一個小碟準備去刷洗。可是，且慢！這是怎麼回事。他突然對著碟子裏的培養基出起神來，在培養基的表麵散布著幾小塊青綠色的斑點，這是黴菌的菌落，沒有什麼值得大驚小怪的。奇怪的是那些培養基，它們本來混合了大量的葡萄球菌，應該是混濁的、不透明的，可這會兒卻變得清澈潔淨，美麗無比，仿佛剛剛製作出來的一樣。弗萊明靈機一動，他用白金絲挑出一星點兒培養基，放到顯微鏡下，調好焦距，開始觀察。“這真是怪事！”他情不自禁地喊起來。原來他發現，培養基裏的葡萄球菌已經不見了，它們被溶解了。“這些青黴菌一定能夠分泌一種殺菌物質，它們在培養基裏擴散，殺死了那些葡萄球菌。我一定要查個明白。”於是弗萊明立刻行動起來，他把青黴菌放在肉湯裏培養，讓它們生長繁殖，然後他把肉湯過濾，得到一小瓶清澄透明的濾液。他把這種濾液滴了一小滴在培養基上，幾小時以後，原來長勢茂盛的葡萄球菌就全部被殺死了。他又把這種濾液用水稀釋，結果，隻用1%的稀釋液就可以殺死葡萄球菌，甚至008%的稀釋液仍然具有殺菌能力！但是，這種具有強大殺菌能力的奇異物質，對人體是不是安全的呢？
弗萊明又進行了一個新的實驗，他給一隻豚鼠注射大量葡萄球菌，使它致病。然後他向這隻豚鼠的血管裏注射了一針濾液。豚鼠沒有死去，也沒有出現任何異常症狀。這種物質是安全的，它具有醫用價值。
弗萊明把青黴菌分泌出來的有強大殺菌能力的物質，叫做“青黴素”。但是由於青黴素性質不穩定，無法將液體培養基中的青黴素提取出來，因而無法在臨床實踐中運用。此後弗萊明便把這一發現寫成一篇學術論文，發表在1929年英國皇家《實驗病理季刊》上。這一時期，德國的埃利希發明了“606”的化學藥劑，不久，杜馬克又發現了磺胺，人們都將注意力放在探索合成藥物的研究方麵，所以弗萊明的論文並沒有得到學術界的關注。
第二次世界大戰的爆發，使人類對大量抗細菌感染藥物的需求增加。這一客觀要求促使人們去關心以往各種有關抗菌物質的報道，以便尋找高效的抗菌藥物。1938年，英國牛津大學病理學家弗洛裏和德國生物化學家錢恩從期刊的資料中找到了有關青黴素的文獻。經過細菌學家和生化學家的共同努力，高純度的青黴素終於誕生了。將其用於病員身上，效果非常顯著。從此，這不起眼的青色黴菌變成了治病良藥，轟動了全世界。
青黴素的發現及臨床應用成功，開創了醫療科學的新紀元，被看做在第二次世界大戰中堪與原子彈和雷達並駕齊驅的“武器”。為此，弗萊明同弗洛裏、錢恩一起榮獲了1945年的諾貝爾醫學及生理學獎。
機遇是有利於成功的外部條件，但要想把握機遇，不僅需要有遠大的誌向，更需要孜孜不倦地去追求，所以機遇往往在偶然中顯示著必然。雖然弗萊明謙虛地將青黴素的發現歸結為偶然，但正因為弗萊明曆來一絲不苟、認真細致的工作態度，才使這種偶然性變成了必然的偉大發現。
瓦克斯曼發明鏈黴素
20世紀40年代，人類有史以來第一種對抗細菌傳染病的靈丹妙藥——青黴素問世。遺憾的是，它對許多種病菌並不起作用，其中也包括肺結核的病原體結核杆菌。能不能發現一種類似青黴素的抗生素來治療肺結核呢？不久後，對結核杆菌有明顯抑製作用的抗生素——鏈黴素被發明出來了。它的發明者是美國人瓦克斯曼。
瓦克斯曼1888年出生在俄國。他家以務農為生，瓦克斯曼從小就與土壤結下了不解之緣。22歲那年，他隨家人移居美國，進了大學攻讀農學專業，依然與土壤結伴。大學畢業後從事大學土壤微生物教學和研究工作，並獲得不少成就。
20世紀30年代初，醫學家已經知道了一個事實，即結核杆菌在土壤中會很快遭到破壞。究竟是什麼原因，醫學家不清楚。如果能夠知道原因，或許能夠找到治療結核病的方法。當時醫生對於結核病隻能采用靜養的方法。於是美國防癆協會，在 1932年委托瓦克斯曼這位土壤微生物學家，研究一下結核杆菌在土壤中為什麼會很快遭到破壞這個問題。