9月初，天气渐渐凉爽下来，人们也心平气和了，赖特生物研究中心又出现了往日的气息。一天，弗莱明来到实验室，准备看一看他度假前搁放在工作台上的一堆盛有培养液的器皿。他望着已经生毛发霉的试验器皿深感追悔未及，本应该在度假之前就把这些东西收拾好，使它们保持干净，但后悔也没用了。于是，他像从前一样想把器皿中的实验物倒掉，以便重新开始工作。
就在临倒之前，弗莱明又仔细地看了看主要的几个器皿，忽然他发现其中长有青霉的器皿中，青霉点周围十分清澈，以前在这里培养的葡萄球菌全都不见了！也许由于弗莱明脑子里已经有了溶菌酶的概念，特别是有经历失败后所获得的宝贵经验，因此，他对这一发现并没有惊讶。他推测：大概是青霉能分泌特殊的杀菌素，把葡萄球菌全部杀死了。于是他决定将这些菌落进一步培养观察，并对它们作进一步深入的研究。
在研究中，弗莱明偶然想起儿时的一段往事：有一天他不小心划破了手指，母亲取来已发霉的面包上的青霉，涂抹在他手指的伤口处。当时英国民间盛行这种用发霉面包上的青霉治疗割伤的办法。弗莱明把这段往事与他的研究联系起来，心想：“能不能用青霉分泌物来做杀菌药品呢？”于是，弗莱明又投入到实验室中，他将霉菌菌落在常温下放在器皿中培养了5天，再将其他多种生物培养液以条状穿过菌落，然后再用培养液加以培养。他在笔记本上记录了如下结果：“某些生物体直接朝霉菌生长，甚至越过并覆盖住了霉菌，而葡萄球菌却在霉菌前2．5厘米处停下了。”在随后的一次试验中，弗莱明向装有混浊的葡萄球菌悬殊体瓶中又加入一些霉菌培养液，发现3小时后悬珠体混浊液开始变清，说明葡萄球菌已被杀死。
后来，弗莱明在他那灰色布面的实验记录本上，写下了这样一句使他誉满全球的一段话：“这表明在霉菌培养液中包含着对葡萄球菌有溶菌作用的某种物质。”这种抗菌物质后来被命名为盘尼西林，即青霉素。
从表面上看，弗莱明发现青霉素的过程应归功于偶然或意外带来的机遇。在科技史上，这种由偶然导致发明创造的事例比比皆是。如阿基米得在洗澡时发现了浮力定律；古德伊尔在实验室意外发现橡胶硫化工艺；鲁班在上山的路上产生了发明锯的思路……其实，这些表面的偶然性中隐藏着必然性，那就是发明家对问题的长期深入思考和执著的追求。没有一定的积累和知识基础，即使机遇到眼前也是抓不住的。
机遇并不为发明者提供现成的科技成果，它仅是起到开启发明家的创造思路，为探索者提供获得新发现的机会。巴斯德曾说过：“机遇只偏爱那种有准备的头脑。”因此，作为发明家就应该时常保持有准备的头脑，时刻留心“意外之事”，一旦机遇出现，就能够认出它、抓住它、探索它、利用它，沿着机遇启示的思路，解决自己所面临的问题。弗莱明就是一位善于把握机遇的人，所以他会成功。
继续登攀——由发现到发明
发现只是一种认识活动，它的目的是通过观察和实验来找出自然界事物或现实的某种规律，获得知识。但人的实践活动只有认识还不行，它必须利用这些认识成果来改变自然，为人类造福，这就需要将发现转化为发明。在实验室里认识到青霉菌中的某种物质可以杀死病原菌后，医生的任务并没有完成，他还要想办法提取这些物质，并把它们做成可实用的药品，而且还要保证可以在工厂中批量生产。
这之中还有更复杂的工作等着人们去做呢！葡萄球菌是一种可以致病的细菌，许多疾病都是由它引起的。所以，青霉素的发现使弗莱明异常兴奋。他和年轻的助手德利·克莱道克一起开始研究青霉菌的活动规律。发现这种青霉菌能够生存在许多不同的生物体中，生命力极强。把它稀释后，注射到健康的白鼠身上，证实没有任何副作用。一系列试验结果简直使弗莱明高兴极了。他认为青霉素正是他长期梦寐以求的“完美无缺的抗菌剂”。
1929年5月，弗莱明正式发表了关于青霉素研究的论文。然而，论文的发表并没有给弗莱明立即带来赞扬和荣誉，相反，青霉素的试验又传来了不祥的消息。这些试验显示了青霉素的致命弱点：青霉素花4个多小时才能把细菌杀死；在有血清存在的情况下，青霉素几乎完全丧失杀菌能力；如果将青霉素液通过静脉注射到兔子身上，它30分钟之后就会在兔子的血液中消失，并不能穿过感染的组织，因而不能将表层下面的细菌消灭。
这些试验结果使弗莱明把青霉素作为一种全身或局部性抗菌剂的希望破灭了。面对困难，弗莱明感到，继续研究青霉素在临床上的使用，恐怕是一件得不偿失的事了。此外，青霉素液是由青霉菌制成的，而青霉菌数量极少，要利用它作医药，这是不可能的。如果以化学合成的办法来制造，必须先进行分离、精制等工作，还要阐明其分子结构。当时一位生物化学家开始致力于这项工作，但最后没有成功。
弗莱明知道这件事后，也放弃了对青霉素的研究，对它的兴趣也开始淡了下来。1936年，磺胺类抗菌药第一次在世界上出现，更使得青霉素黯然无光，人们几乎忘掉了它。历史是位最公正的老人，10年后，它使青霉素正式登上了医药学的舞台。
尽管弗莱明放弃了对青霉素的研究，但他曾发表的论文却终于找到了“知音”，正是那篇论文唤起了许多人对青霉素的重视。从1933年开始，一位名叫欧内斯特·金的专门研究酶的化学家使青霉素焕发了青春。这位化学家在搜集文献时惊奇地发现了弗莱明的论文，他对弗莱明关于溶菌酶的设想非常感兴趣，他随即又将此论文推荐给英国著名的病理学家弗罗里。不久后，弗罗里证明青霉素既不是一种溶素也不是一种酶，但他对青霉素的抗菌效力十分满意。1940年，弗罗里在做动物实验时证实，青霉素具有强大的杀菌作用，这进一步鼓舞了弗罗里。
为了筹措资金，弗罗里四处奔走，最后终于获得了洛克菲勒基金会资助的一笔庞大资金，这才开始了正式的开发研究。在动物试验宣告成功后，他接着想要做临床试验，但这得大量制造青霉菌才行。
于是，弗罗里不辞辛苦地又飞到美国，四处向犹豫不决的药厂游说，最后计划终于实现。为了尽快用于临床实验，他先在牛津大学建起了一座简易工厂，翌年，提纯青霉菌的工厂正式开工。
1941年，弗罗里将纯化后制成的青霉素液用于病人身上，取得了明显的疗效。但遗憾的是，他发表的成果报告并没有引起公众的多大兴趣和反响，甚至连弗莱明本人也对此不置可否。
长江后浪推前浪，真正的事业总会有大量有识之士去继续完成的。使青霉素得以声名大振的，还得归功于当时的一位社会知名人士。这位人士是弗莱明的一位好朋友，1942年8月，他患了脑膜炎，虽经磺胺药物治疗，但仍无效果。弗莱明眼看他的朋友快死了，决定采用青霉素试试。于是他向弗罗里求援，弗罗里为他提供了一些纯化青霉素药液，并告诉他使用办法。看来，这位青霉素的最早发现者在临床应用方面，却落在别人的后面了。
用药之后，濒临死亡边缘的病人奇迹般地恢复了健康。这位知名人士使弗莱明大夫马上成了无数家报纸采访的中心人物，同时，青霉素也由各种新闻媒介广泛传开了。随即，青霉素药治疗各种疾病的神奇功能日益为人们所认识，在欧洲引起了一场“盘尼西林旋风”。不久，青霉素药品闯遍天下，成了各科医生案头必备的抗菌剂，荣誉也像雪崩一样向弗莱明涌来。
在美国大量生产的青霉素药品空运到英国，供伦敦各大医院临床使用，出现了意想不到的药效。
“奇迹般的灵药出现了！”——人们竞走相告，轰动一时。可是这时第二次世界大战又爆发了，由于战争期间报道受到限制，因而在发明青霉素药品的英雄名单上，功不可没的弗罗里却榜上无名，实在是件遗憾的事。曾经培养过弗莱明的圣玛丽医院也趁此宣传青霉素药的发明者乃是该院的优秀毕业生弗莱明，这样一来，弗莱明便一枝独秀地成了大英雄。
1945年，战后首届诺贝尔医学奖颁赠给青霉素的发现者，是人人都易猜想到的。当时一般风传弗莱明大有可能单独获奖，但结果这项殊荣却由弗莱明、弗罗里以及弗罗里的同事，德国生物化学家柴思三人共同获得，这无疑是一个较完满的结局。在这以后的十多年里，弗莱明继续攀登在充满胜利和成功，也充满荆棘和曲折的探索之路上。他曾经获得过15个城市的荣誉市民称号，25个荣誉学位以及140多次重大奖赏、荣誉和奖励。他的创造性工作对人类的生存和发展意义太大了，人们不会忘记他。人在与自然的抗争中，尽管经历了无数次成功与失败的考验，饱尝着喜悦与痛苦，取得了一个又一个回合的胜利。但路漫漫兮而道远，这只是万里长征所走完的第一步。人类凭借其智慧所创造出来的科学技术，可使人能“上九天揽月，下五洋捉鳖”，然而，人类在对人体自身奥秘的认识，以及对各种人体疾病的治疗手段方面，仍显得幼稚和不成熟。显然，认识及控制人自身要比认识和控制自然更难。今天，癌症、艾滋病等仍是使医学家望而生畏又难以根治的病症。然而，一旦回想起青霉素药品曲折的发明过程，我们深深对人类的无穷智慧和勇气充满信心，科学技术的发现和发明，都是一个从无到有的过程，过去没有的，甚至不敢想的，今天却已变成现实；同理，今天没有的，或者今天所不敢想的，难道不可能成为明天的现实吗？