Los antibióticos se han utilizado durante milenios para tratar infecciones, aunque hasta el siglo pasado, la gente no sabía que las infecciones eran causada por bacterias. Algunas de las primeras civilizaciones utilizaron varios mohos y extractos de plantas para tratar las infecciones; los antiguos egipcios, por ejemplo, aplicaban pan mohoso a las heridas infectadas. Sin embargo, hasta el siglo XX, las infecciones que ahora consideramos fáciles de tratar, como la neumonía y la diarrea, causadas por bacterias, fueron la principal causa de muerte humana en el mundo desarrollado.
No fue Hasta finales del siglo XIX, los científicos comenzaron a observar las sustancias químicas antibacterianas en acción. Paul Ehrlich, un médico alemán, señaló que ciertos tintes químicos daban color a algunas células bacterianas pero no a otras. Concluyó que, de acuerdo con este principio, debe ser posible crear sustancias que puedan matar determinadas bacterias de forma selectiva sin dañar otras células. En 1909, descubrió que una sustancia química llamada arsfenamina era un tratamiento eficaz para la sífilis. Este se convirtió en el primer antibiótico moderno, aunque el propio Ehrlich se refirió a su descubrimiento como «quimioterapia»: el uso de una sustancia química para tratar una enfermedad. La palabra «antibióticos» fue utilizada por primera vez más de 30 años después por el inventor y microbiólogo ucraniano-estadounidense Selman Waksman, quien en su vida descubrió más de 20 antibióticos.
Alexander Fleming era, al parecer, un poco desordenado en su trabajo y descubrió accidentalmente la penicilina. Al regresar de unas vacaciones en Suffolk en 1928, notó que un hongo, Penicillium notatum, había contaminado una placa de cultivo de bacterias Staphylococcus que accidentalmente había dejado sin cubrir. El hongo había creado zonas libres de bacterias dondequiera que creciera en el plato. Fleming aisló y cultivó el moho en cultivo puro. Encontró que P. notatum demostró ser extremadamente eficaz incluso en concentraciones muy bajas, previniendo el crecimiento de Staphylococcus incluso cuando se diluyó 800 veces, y era menos tóxico que los desinfectantes utilizados en ese momento.
Después de los primeros ensayos en el tratamiento de heridas humanas , las colaboraciones con compañías farmacéuticas británicas aseguraron que la producción masiva de penicilina (el antibiótico químico producido por P. notatum) fuera posible. Tras un incendio en Boston, Massachusetts, EE. UU., En el que murieron casi 500 personas, muchos supervivientes recibieron injertos de piel que pueden infectarse por Staphylococcus. El tratamiento con penicilina fue un gran éxito y el gobierno de los Estados Unidos comenzó a apoyar la producción masiva de la droga. Para el Día D de 1944, la penicilina se usaba ampliamente para tratar infecciones en las tropas tanto en el campo como en hospitales de toda Europa. Para el final de la Segunda Guerra Mundial, la penicilina fue apodada «la droga maravillosa» y había salvado muchas vidas.
Los científicos de Oxford fueron fundamentales en el desarrollo del proceso de producción en masa, y Howard Florey y Ernst Chain compartieron el Premio Nobel de Medicina con Alexander Fleming por su papel en la creación del primer antibiótico producido en masa.