Od roku 1902 jedným z najlepších učiteľov v Saint Mary´s Hospital Medical school (lekárska škola Sv. Márie) v Paddingtone neďaleko Londýna Almroth Wright, už vtedy známy bakteriológ, ktorý vytvoril v nemocnici „inokulačné oddelenie“. Výrečný Wright, plný paradoxov, mal nadšených študentov. Medzi nimi vzbudzoval pozornosť mladý Freeman s pôvabnými kaderami, kultivovaný a prívetivý. Freeman, dobrý strelec, chcel oživiť v nemocnici shooting club, ktorý po niekoľko rokov vyhrával v medzinemocničných turnajoch, ale neskôr zanikol. A tak, keď sa Freeman dozvedel, že Fleming bol členom domobrany (vojenského pluku), vnuklo mu to myšlienku, aby zachránil streleckého šampióna pre St. Mary tak, že mu dajú prácu. Išlo o miesto v očkovacom oddelení, ktoré viedol sám Almroth Wright. „Málokomu sa pošťastí pracovať po boku veľkého majstra, ale osud mi to dožičil.“ (A.Fleming)

Neskôr, ako vojenský lekár v prvej svetovej vojne študoval infekcie v ranách a zistil, že viac ako mikróbom škodia mnohé antiseptiká telesným bunkám. Uvedomil si preto potrebu nejakej látky, ktorá by ničila baktérie, ale zároveň neškodila ľudským bunkám. Po vojne sa Fleming vrátil do nemocnice Sv. Márie. V roku 1922 počas výskumu objavil do tej doby neznámu látku a nazval ju lyzozym. Produkuje ju ľudské telo, je obsiahnutá v slzách a ľudským bunkám neškodí. Ničí určité mikróby, ale bohužiaľ nie tie, ktoré človeku obzvlášť škodia. Aj keď to bol zaujímavý objav, nebol dosť významný.

Objav penicilínu

Roku 1928 sa stal Fleming prednostom katedry bakteriológie a imunológie na londýnskej univerzite. Flemingov veľký objav nezvyčajnej plesne Penicillium notatum v tomto roku zásadný význam. Petriho miska, s jednou zo svojich laboratórnych kultúr baktérie stafylokok, bola kontaminovaná spórami plesne, ktorá sa tam nedostala zrejme cez otvorené okno, ako sa to predpokladalo, ale pravdepodobne z laboratória o poschodie nižšie, kde jeden z výskumníkov alergií skúmal vzácne plesne. Fleming nechal misku počas svojej trojtýždňovej dovolenky ležať v nevykurovanej miestnosti na pracovnom stole. Počasie - spočiatku bolo dostatočne chladno pre rast plesne a potom pomerne teplo, aby sa darilo baktériám - bolo pôvodcom "triku". Pri svojom návrate si Fleming všimol, že v oblasti kultúry tesne obklopujúcu pleseň sa baktérie rozpustili. Správne z toho usúdil, že z plesne unikla silná antibiotická substancia, ktorá je pre stafylokoka jedovatá. Teraz mu veľmi záležalo na tom, ako určiť pleseň. Plesní máme na tisíce, Flemingove poznatky z mykológie (vede o hubách) boli iba elementárne.