Kroz prozor je u zdjelicu s klicama slučajno doletjela čestica neke plijesni. Vrativši se s godišnjeg odmora, Fleming je otkrio da se plijesan razmnožila na hranilištu i ubila sve klice u svojoj blizini. Budući da je doktor Fleming bio već iskusan znanstvenik, odmah se zapitao zašto je došlo do toga i pokušao naći uzrok. 
I zato umjesto da ga baci, on je sadržaj zdjelice pažljivo ispitao mikroskopom i otkrio da je plijesan stvorila neku antibakterijsku tvar – tvar koja na klice djeluje kao otrov. Kako je ta čestica plijesni bila već poznata pod nazivom Penicillium notatum, doktor Fleming je tu tvar nazvao penicilinom.
Znajući da penicilin ubija klice, doktor Fleming se upitao neće li ta tvar štetno djelovati i na bolesnike. Stoga je najprije počeo obavljati pokuse s kunićima i miševima, na koje penicilin nije ostavio nikakve štetne posljedice. Ni konjunktiva ljudskog oka natopljena tom tvari nije bila nadražena. Međutim, kako su liječnici već znali za mnoge druge tvari koje sprječavaju razvijanje zaraznih klica, nisu davali značaj penicilinu između ostalog i zato jer se mogao dobiti samo u malim količinama.
Zbog toga se penicilin nije koristio u bolnicama, pa iako ga je doktor Fleming upotrebljavao za pokuse u svom laboratoriju, penicilin je bio gotovo zaboravljen punih deset godina. A tada su jednog dana pažnju profesora Chaina privukle Flemingove bilješke o penicilinu. Živo se zainteresirao za tu plijesan što uništava klice i s grupom učenjaka i liječnika u Oxfordu odlučio izdvojiti penicilin. Pri tome se služio bocama od mlijeka i – psećim kupkama.
Sada je otkriće doktora Fleminga pobudilo veliko zanimanje. Čak je i u Parizu za vrijeme njemačke okupacije, jer je tada u jeku bio Drugi svjetski rat, grupa francuskih učenjaka potajno pisala u Oxford tražeći obavještenja o penicilinu. Britanski liječnici su sve podatke snimili na mikrofilm i bacili im ga padobranom. U međuvremenu je doktor Chain sa svojim suradnicima proučavao mogućnosti za masovnu proizvodnju penicilina, ali nije mogao naći tvrtku koja bi preuzela zadatak jer su tvornice bile pretrpane poslom za ratne svrhe.
Godine 1941. doktor Florey, jedan od učenjaka iz oksfordske ekipe, otputovao je u Sjedinjene Američke Države zatražiti pomoć za rješenje tog problema. Nakon duga uvjeravanja, pošlo mu je za rukom nagovoriti vladu i četiri američke tvrtke na proizvodnju penicilina. 
Tako su u Sjedinjenim Američkim Državama tek potkraj rata bile proizvedene velike količine tog lijeka koji je spasio na tisuće života, iako je u ono vrijeme ta spasonosna tvar bila još vrlo skupa. Od Flemingova otkrića do korisne primjene u medicini, put je bio dug.
Sve otad su se tražile nove mogućnosti za proizvodnju većih količina penicilina na brži i jeftiniji način, ali se on i dalje mogao dobivati samo od plijesni u staklenkama. Stoga su se te gljivice počele uzgajati u dubokim bačvama, a američkim avijatičarima širom svijeta je naređeno da donose uzorke zemlje, kako bi se ispitalo ima li u njoj traženih gljivica. Tako je među tim uzorcima pronađen drugi tip plijesni, od koje se proizvela dvostruka količina penicilina.
Danas je penicilin tako jeftin da stoji manje od bočice u kojoj se otprema! Penicilinom se liječe mnoge teške bolesti, ali on ipak nije djelotvoran protiv svih oboljenja. No njegovo otkriće je potaklo liječnike i učenjake na pronalaženje drugih antibiotika, sličnih penicilin, koji uništavaju klice i tako liječe druge bolesti. Čestica plijesni što je slučajno doletjela kroz prozor profesora Fleminga, pridonijela je da svijet bude zdravije i sretnije mjesto za život cijelog čovječanstva.
