在发现了青霉素以后，一些微生物学者便开始寻找能产生抗生素的微生物，希望能发现更多的抗生素。1945年，意大利的布洛祖（Giuseppe Brotzu）教授想到，很多污水排放到海中后，经海水的自身净化作用又成为干净的水，里面一定有能产生抗生素的微生物。于是他在一处有污水排放口的海岸边收集海水，带回实验室进行培养，结果真发现了一种能杀菌的霉菌，属头孢霉菌属，是青霉菌的近缘。这种霉菌的培养液中含有能杀死多种细菌的成分。它能杀死G＋和G-细菌，比青霉素的抗菌谱要广得多。他把这种培养液经过仔细的过滤，然后煮沸（这一点很值得注意，因为如果滤液中含的是青霉素，煮沸后就会失效），再直接用于临床，发现对葡萄球菌和链球菌（属G＋）引起的疾病有效。浓缩后的溶液对治疗伤寒、副伤寒、布鲁杆菌（属G-）引起的疾病也得到了令人鼓舞的结果。1948年，布洛祖把他的研究成果写成小册子出版，但遗憾的是没有引起注意。他于是给他的一位在伦敦公共卫生方面做官员的朋友寄去一本小册子并附去一封信，抱怨说他的工作在意大利没有引起人们的兴趣。这位朋友向医学研究委员会推荐布洛祖的研究工作，医学委员会建议布洛祖与牛津的弗洛瑞联系。1948年9月，布洛祖把他培养的头孢霉菌送给弗洛瑞，于是弗洛瑞和他的研究组开展了对头孢霉菌的发酵研究。他们从发酵液的有机溶剂提取液中分离出一种有杀菌作用的物质，但结果令人失望，它不像布洛祖所说的能抗多种细菌，只对G＋细菌有效。他们想，布洛祖不可能凭空捏造，于是进行深入、细致的研究，终于在1953年分离出一种很少量的钠盐结晶，抑菌试验表明它的作用不强，但对G＋和G-细菌都有效，而且性质稳定，于是给它一个名字叫头孢菌素C。
头孢菌素C的特点是性质稳定，特别是对β-内酰胺酶有很强的稳定性，对已经对青霉素产生耐药性的细菌仍有杀灭作用。弗洛瑞建议把它和青霉素类抗生素一起使用，以克服β-内酰胺酶。可惜它的含量低，大规模生产有问题。
事有凑巧，1957年，英国医学研究委员会的抗生素研究所，找到了一种能产生大量头孢菌素C的头孢霉菌，这样就有可能研究它的化学结构。1961年研究者测定出其结构与青霉素类相似，也含有β-内酰胺的结构部分，不过β-内酰胺环与一个含硫的六元环并合在一起。可能是因为与六元环并合，它的化学性质比较稳定，是一种新结构类型的化合物。
头孢菌素C
此后不久，人们又发现，头孢菌素C可以较容易地用化学方法把侧链水解下来，得到7-氨基头孢烷酸。由于半合成青霉素在那时已经有了明显的成效，所以就按照半合成青霉素的做法，合成了半合成的头孢菌素。
7-氨基头孢烷酸
从1964年开始，抗菌作用强、抗菌谱广、对β-内酰胺酶稳定、可以口服的半合成头孢菌素陆续出现，至今对这类抗生素的研究势头还没有减弱。现在已经有第四代的头孢菌素在临床上使用。我们目前广泛使用的头孢氨苄（有的称它是头孢4号），是第一代头孢菌素。“代”的划分并不是按照年代，而是从抗菌作用、抗菌谱的广泛程度、对β-内酰胺酶的稳定性等多方面来考虑的。若新出现的药物超过前一代临床使用的药物时，就开始了新的一代。这就是所谓的“一代更比一代强”。
头孢菌素类还有一个突出的特点，就是对青霉素过敏的病人，不一定对头孢菌素过敏，而且对一种头孢菌素过敏的病人，不一定对其他种头孢菌素也过敏。这对于临床用药是很有利的。