Sebelum berangkat, Fleming meninggalkan beberapa cawan petri terbuka yang mengandung stafilokokus, bakteri penyebab sakit tenggorokan, abses, dan bisul, di meja kerjanya.
Di salah satu cawan, Fleming melihat jamur (Penicillium notatum) tumbuh. Jamur itu mengeluarkan zat antibakteri dan di sekitar jamur terdapat area yang bebas dari bakteri meskipun bakteri tersebut berkembang biak di dalam cawan.
Dia mencapai kesimpulan bahwa jamur membunuh bakteri. Eksperimen lebih lanjut dengan jamur tersebut menegaskan bahwa jamur tersebut membunuh berbagai bakteri.
Selanjutnya, pada tanggal 7 Maret 1929, Fleming menamai jamur antibakteri tersebut penisilin.
Pada bulan Juni 1929, Fleming menerbitkan makalah tentang eksperimennya di British Journal of Experimental Pathology.
Komunitas ilmiah kurang memberikan perhatian pada penelitian Fleming, sama seperti perhatian yang ia terima setelah presentasi temuannya di Medical Research Club pada bulan Februari sebelumnya.
Baik dalam kuliah maupun makalahnya, Fleming mengakui kesulitan dalam memproduksi penisilin dalam bentuk murni dan ketidakmampuan memproduksi antibakteri dalam jumlah banyak.
Meskipun minat terhadap penelitian Fleming pada tahun 1930-an tidak begitu besar, ia terus memproduksi penisilin dalam skala kecil.
Fleming kembali menawarkan penelitiannya pada Kongres Mikrobiologi Internasional Kedua pada tahun 1936, tetapi sekali lagi ditolak.
Meskipun ia menyatakan bahwa penisilin dapat menjadi antibakteri yang kuat terhadap berbagai macam infeksi, hingga tahun 1941 British Medical Journal meremehkan kegunaan penisilin.
Aplikasi dan Uji Coba
Tim ilmuwan di Sekolah Patologi Sir William Dunn di Universitas Oxford-lah yang akan mengatasi kendala yang dihadapi Fleming.