Oba Flemingova otkrića dogodila su se slučajno za vrijeme1920-ih. Prvo,lisozim otkrio je1922. nakon što je kihnuo u inficiranuPetri-zdjelicu. Nekoliko dana kasnije otkrio je da je već raspadnutabakterija počela nestajati.
Flemingovi laboratoriji bili su u neredu što mu se pokazalo kao prednost. Kada je15. rujna1928. pregledavao laboratorij otkrio je čudnu pojavu. Naravno svaki eksperiment bi pomno pregledao prije bacanja i primjetio je gljivičastu koloniju u jednoj od zdjelica punombakterijeStaphylococcus aureus. Fleming je pomnije proučio koloniju i primjetio da su stanice imalecitolizu. Citoliza je dijeljenje stanica, a u ovom slučaju to je bila citoliza potencijalno vrlo štetne bakterije. Važnost je odmah prepoznata, no otkriće je ipak podcijenjeno. Fleming je izdao članak openicilinu uBritish Journal of Experimental Pathology1929.
Fleming je radio s tim, no rasti i uzgajati ga bio je posao više priklonjenkemičarima. Flemingov zaključak bio je taj da, zbog neučinkovitosti proizvodnje lijeka i sporog djelovanja lijek neće biti učinkovit u medicini. Još uz to njegovi spisi nisu pravilno stigli u Medicinski institut. Fleming je iz tih razloga prestao s radom napenicilinu. Ostavljeno ja za druga dva znanstvenika; SirHoward Walter Florey iErnst Boris Chain su usavršili penicilin u djelotvornu formulu. To su i uspjeli i njihovo usvršavanje prouzročilo je masovnu proizvodnju za vrijemeDrugog Svjetskog Rata.
Fleming je bio dugogodišnji članUmjetničkog Kluba Chelsea, privatnig kluba za umjetnika svih žanrova osnovanog1891. na prijedlog slikaraJamesa McNeila Whistlera. Fleming je bio odan klubu sa svojimbakterijskim crtežima, koje su nacrtane sa sporama različitih bakterija. Bakterije su bile nevidljive dok ih je crtao, no poslije susjale u blještavim bojama.
