在现代医院里，青霉素制剂是一种非常普通而常用的药物。它的发明，给那些在种种传染病折磨下的人们带来了生机和希望，甚至可以说，青霉素制剂的发明开辟了全世界现代医疗革命的新阶段。
青霉素的发明“纯属偶然”。
第一次世界大战结束后不久，在英国伦敦圣玛丽医院的一间小小的实验室里，苏格兰细菌学家亚历山大·弗莱明正致力于抗菌物质的研究，试图发现白血球是怎样抗击入侵的病菌的，以及白血球是怎样在伤口愈合时帮助新的组织生长的。为此，他在实验室中放置了许多玻璃器皿，里面培养着各种菌种。这位苏格兰细菌学家有个奇怪的习惯，他在初步研究过自己培养的细菌后，往往顺手把那些玻璃器皿随便地放置起来。过一个星期以后再打开，来看看发生了变化没有，而正因此苏格兰人弗莱明做出了医学史上的一个伟大的发明。
1928年9月的下午，弗莱明培养了一些葡萄球菌。这是一种引起传染性皮肤病和脓肿的常见细菌。弗莱明一边察看着菌种的生长情况，一边和一位同事闲谈。忽然，他的视线被什么东西吸引了，感到情况有点不对头，话没说完，他就凑上前去观察其中的一个培养皿。这个培养皿中原本生长着金黄色的葡萄球菌，却变成了青色的霉菌。由于实验过程中需要多次开启培养皿，因此，弗莱明心中暗想，一定是葡萄球菌受到了污染。但是令人奇怪的是，凡是培养物与青色霉菌接触的地方，黄色的葡萄球菌正在变得半透明，最后完全裂解了，培养皿中显现出干干净净的一圈。这种不知名的霉菌居然对葡萄球菌这种极其重要的使人类致病的细菌有如此强烈的抑制和裂解作用！弗莱明震惊了，他要知道这种神秘的具有如此效力的霉菌究竟是什么。他迅速地从培养皿中刮出一点霉菌；小心地放在显微镜下。透过厚厚的镜片，他终于发现那种能使葡萄球菌逐渐溶解死亡的菌种是青霉菌。随后，他把剩下的霉菌放在一个装满培养基的罐子里继续观察。几天后，这种特异青霉菌长成了菌落，培养汤呈淡黄色。他又惊讶地发现，不仅这种青霉菌具有强烈的杀菌作用，而且就连黄色的培养汤也有较好的杀菌能力。于是他推论，真正的杀菌物质一定是青霉菌生长过程的代谢物“青霉素培养汤”。
有一天，弗莱明的助手一不小心，手指被划破，伤口红肿化脓了。弗莱明用“青霉素培养汤”给助手冲洗伤口，第二天，伤口就消了肿。这就是世界上最早的粗制青霉素的临床应用。弗莱明兴奋极了，他把这种能抗菌的药物命名的“青霉素”。随后，在研究过程中，他正确地认识到了青霉素的重大作用。青霉素像溶菌酶一样，能够溶解细菌的细胞壁，此外，它还是葡萄球菌、链球菌和其他传染性细菌的天敌。而且，即使稀释一千倍，它也能保持原来的杀菌力。
不幸的是，弗莱明未能使别人认识到他的发明的重要性。1929年2月13日，他向伦敦医学研究俱乐部提交了一份关于青霉素的论文。听众们彬彬有礼地听着，然后就转向其他问题，他的研究成果报告也没能引起人们较大的兴趣。同年6月，弗莱明的论文又在英国著名的医学杂志《实验病理学》上发表。遗憾的是发表的论文依然没能引起世人的重视，弗莱明非常失望，但他很快又投入到其他的工作中，而且，他将自己培养的青霉素小心翼翼地保存起来，等待着后人去认识它，重视它。他坚信，总有一天，青霉素必然会承担起拯救人类生命的历史重任！
在19世纪下半叶，鼠疫、霍乱、肺结核等传染病十分猖獗。大批大批的人们死于各种传染病，人们生活在极度的恐惧和绝望之中。广大医学工作者全力以赴进行传染病研究，终于发现有些传染病是由微生物引起的，诸如肺炎球菌、霍乱弧菌和结核杆菌等，它们侵入人体，吞噬人体细胞。才华横溢的法国人帕斯特还发现了一个有趣的现象：有些细菌虽然能置人或动物于死地，却很容易被别的细菌所抑制或消灭。这种现象就是生物学和医学上通常说的“拮抗作用”。于是人们自然地想到，将对人体无害而对病源菌有拮抗作用的细菌引入体内，应该可以防治病菌感染。
当时免疫学和细菌学已经建立起来了，并取得了重大进展。但是，在医学上还没有找到有效的治疗办法。
1909年，法国的保罗·艾利希明确指出：抗毒素和抗菌剂是一些魔弹，它们专打那些需要它们去消灭的细菌。他首创了化学疗法，即研制一些化学物质，使其能攻击并消灭病菌却不伤害人体其他细胞，从而使病人恢复健康。
与此同时，其他各国的科学家们继续在寻找新的杀菌物质。20世纪30年代，德国研究人员发现了磺胺类药物，这种化合物能够有效地治疗诸如化脓性咽喉炎、脊膜炎、淋病这类疾病，甚至也能治疗某些由病毒引起的疾病。这些新药开始时疗效显著，但后来证明，它们的效力非常有限，而且还有严重的副作用，甚至会导致死亡。
于是，人们开始致力于研制一种有效而无害的杀菌剂。澳大利亚出生的病理学教授霍华德·弗洛里博士组织了这样一项研究，一批研究人员聚集牛津大学，研究溶菌酶的效能。1935年下半年，弗洛里邀请29岁的生化学家厄思斯特·钱恩博土来牛津参加他的工作。钱恩是个犹太人，出生于德国。他热切地接受了弗洛里的邀请来到了英国。1936年，钱恩开始了对溶菌酶的试验。溶菌酶的抗菌作用引起了他的好奇心，他决定去探究类似的物质。无意中，他读到了早已为人们遗忘的弗莱明关于青霉素的论文。
钱恩从弗莱明对于青霉素潜力的阐述中深受鼓舞。1939年，他和弗洛里开始分离和试验一株样品。他们发现了弗莱明首次在实验室里发现的青霉葡萄球菌氧化酶培养物，到年底，钱恩已成功地分离出一些黄色粉末并把它们提纯为药剂。
弗洛里和钱恩在试验中发现，这些黄色粉剂在稀释三千万倍后也仍然有效。它的抗菌作用比最厉害的磺胺类药物还大9倍，比弗莱明当初提纯的青霉素粉末有效1000倍，而且没有明显的毒性。
1940年春末，牛津研究小组在一些老鼠身上试验了这一药物的疗效，获得了惊人的结果。他们先给50只老鼠注射致命剂量的链球菌，然后给其中的一半注射青霉素。在16个小时内，25只没有注射青霉素的老鼠全部死亡，而在注射了青霉素的25只老鼠中，仅1只死亡，其余24只全部平安无恙。弗洛里和钱恩大为惊异而后欣喜若狂。试验报告刚发表，弗莱明便立即赶去牛津大学，会见弗洛里和钱恩两人，因为他俩终于证实了自己的发明。
牛津研究小组从弗莱明提供的试样中培养出了效力更大的青霉素菌株。然而，提纯的过程耗时费日，且收获甚小。他们慢慢地积累了少量的药物，把它储存在实验室的冰箱里，以备急用。
具有讽刺意味的是，是第二次世界大战的爆发才促进了青霉素的大规模生产。1941年6月，美国政府应允对弗洛里和钱恩对青霉素的研究提供资助。1941年12月美国参战时，青霉素被美国政府宣布为优先制造的军需品。农业部和私人工业全力以赴，寻找成批生产这种新药的方法。
伊利诺斯州皮奥里亚的一家工厂生产了第一批青霉素，但产量却很少。这种霉菌只在一夸脱大的容器中生长，而且还要用昂贵的营养汤来培养。由于它需要空气才能生存，所以，它只长在营养汤的表面。结果，培养数百瓶的青霉素产量，却难以满足一个病人一天的药量需求。显然，研制出一种更有效的生产工艺已经迫在眉睫。
1942年末，三个方面的进展为大规模生产青霉素开辟了道路。第一是发现了一种来源既广而又便宜的营养汤。第二是找到了一种叫做金菌青霉素的霉菌，其产量比青霉葡萄球菌氧化酶高200倍，来源是皮奥里亚一家杂货店里腐烂的罗马甜瓜，这使科学家们得以在试验室里培养一种产量更高的霉菌突变种。第三个方法是突破性的，且更为完善：用可以充气的巨大容器使霉菌不只是在营养汤表面生长，而是在整个营养汤中生长。
制药商们开始建造约两层楼高，可以装94500L营养汤的大容器罐。巨大的搅棒不停搅动，就像飞机的螺旋桨，它使空气通过容器内的营养汤。霉菌生长时释放出很大的热量，可以解决一所房子的取暖问题。一年之内，有20余家美国公司开始大规模生产青霉素。到战争结束时，它们的产量已足供一年治疗700万病人的需要。这真是人类历史上少有的奇迹，从未有过一种药物能如此有效地治疗这么多的疾病，而副作用又极少。第一次世界大战期间染上肺炎的人，其死亡率为18％，而到第二次世界大战结束时，这个数字已降至1％以下。
青霉素问世以后，果然身手不凡，出师大捷。英国战时首相邱吉尔，日理万机，是二战期间同盟国的“三巨头”之一。一次，因为肺炎住院，病情危重。他的健康状况维系着世界战局的胜负，在这种危急关头，医生亮出了当时克菌的王牌——青霉素，果然药到病除，邱吉尔数日即大愈。在盟军浴血的战场上，青霉素更是大显神威，挽救了大批伤员，为盟军夺取胜利立下了汗马功劳。所以，人们在评价青霉素的时候，把它和原子弹、雷达一起，并列为二战中在“三大发明”。
青霉素大量应用以后，许多曾经严重危害人类的疾病，诸如曾是不治之症的猩红热、化脓性咽喉炎、白喉、梅毒、淋病，以及各种结核病、败血病、肺炎、伤寒等，都受到了有效的抑制。那些染上严重疾病的人们心中又有了希望，眉间又有了笑意，生命又有了依托。
青霉素的广泛应用，不仅充分地展示了它的神奇的功效，同时，也尖锐地暴露出了它的问题。在全世界服用青霉素总数超过亿计后，青霉素引起了第一例死亡。后来，人们发现，多达10％的人对青霉素有过敏反应，而且某些细菌逐渐对青霉素产生了耐药性。
尽管如此，青霉素的发明仍然是人类取得的一个了不起的成就。为表彰弗莱明等人对人类作出的杰出贡献，1945年的诺贝尔医学奖授予了弗莱明、弗洛里和钱恩三人。