Alexander Fleming nel 1928 si imbatté in una capsula di Petri particolare: era macchiata di muffa come tante altre nel suo laboratorio ma attorno a essa le colonie batteriche si erano dissolte. L'efficacia del fungo fu provata su vari tipi di batteri e i risultati furono più che soddisfacenti, sia per range di efficacia (distruggeva gli streptococchi, i stafilococchi, i bacilli della difterite e del carbonchio ma era inefficace sui batteri del tifo), sia per forza (avevano effetto soluzioni diluite fino a 1/500). La muffa fu identificata inizialmente come penicillium rubrum (ma due anni più tardi si scoprì che era in realtà "penicillium notatum"): da qui il nome penicillina. Nonostante lo straordinario potere di antibiosi della penicillina, essa presentava un grande problema: era difficile da produrre e, se vi si riusciva, le quantità erano scarse. Come per il lisozima, inoltre, Fleming avrebbe desiderato isolare il principio attivo, la penicillina pura, e non il filtrato grezzo; ma l'assenza di chimici glielo impedì. Sempre nel 1928 fu nominato professore di batteriologia all'Università di Londra. Il ricercatore presentò i risultati sulla penicillina il 13 febbraio 1929 al Medical Research Club, ottenendo la stessa accoglienza ricevuta col lisozima. Con l'avvento dei sulfamidici, la penicillina venne “messa da parte”: avrebbe avuto la sua rivalsa solo qualche anno più tardi, grazie agli studi di alcuni ricercatori di Oxford. I sulfamidici, chiamati così perché derivati dalla sulfamide, erano stati creati dalla Bayer, che comunicò i suoi risultati al mondo nel 1935. L'imponente funzione di batteriostasi dei sulfamidici era efficace a concentrazioni basse rispetto a quelle che sarebbero state tossiche per l'uomo, benché essi divenissero inefficaci in presenza di una concentrazione troppo elevata di microbi. Fleming, come tanti altri ricercatori, li studiò, pur sempre convinto della superiorità della penicillina.