可以說，20世紀上半葉青黴素的發現是現代醫學取得的最大進步。1929年，蘇格蘭細菌學家亞曆山大·弗萊明無意中發現了這一“靈丹妙藥”。《諾貝爾生理學或醫學演講：1942—1962年》（Nobel Lectures in Physiology or Medicine 1942-62）出版了弗萊明1945年獲諾貝爾獎時的演講。弗萊明在演講中承認，“我隻是偶然觀察到了青黴素”。當時，弗萊明正在研究治療流感的方法。一次偶然的機會，弗萊明看到一個廢棄的培養皿中長出了一種神奇的黴菌。所以，弗萊明不是在自己剩下的午飯上發現青黴素的。1929年，弗萊明撰寫了論文《關於黴菌培養的殺菌作用》（On the Antibacterial Action of Cultures of a Penicillium），並發表在《不列顛實驗病理學雜誌》（British Journal of Experimental Pathology）上。在這篇文章中，弗萊明說，“在實驗過程中，培養皿必須與空氣接觸，然後培養皿就被各種微生物汙染”。（實際上，弗萊明的實驗室一般都比較亂，做實驗用的培養皿會在放了好幾個星期後才會清理。）
有人說，汙染培養皿的黴菌是從開著的窗戶飄進來的。實際上，這些孢子是由樓下的實驗室飄上來的，當時樓下的實驗室正在做過敏實驗。這個故事之所以會和麵包有聯係，是因為培養皿中的黴菌是麵包黴。麵包黴把培養皿裏的細菌都殺死了，所以弗萊明認為這種黴菌可以“殺菌”。弗萊明繼續寫道，“我唯一的貢獻就是沒有忽視這一現象，並且以細菌學家的身份進行了深入研究”。但是，弗萊明的研究還不算徹底。《20世紀名人錄》（Who's Who in the Twentieth Century）一書指出，弗萊明“未能對青黴素進行提純，也未能說明其真正的治療價值”。《大英百科全書》認為這是因為弗萊明缺少“必要的化學手段”，因此“無法分離和確認青黴素裏的活性物質”。而J. K.阿倫森（J. K. Aronson）在《牛津醫藥指南》（The Oxford Companion to Medicine）一書中補充說，弗萊明“未能試著將青黴素應用於臨床之上”。甚至弗萊明本人都承認，“我1929年發表的論文隻是別人研究青黴素的起點，特別是研究青黴素在化學領域的起點”。