Antibiotikų istorijoje svarbūs britų mokslininko A. Flemingo darbai. 1928 m. jis pastebėjo neįprastą reiškinį: aplink jo tyrinėjamą stafilokokų kultūrą, kurią apniko pelėsinis grybelis, atsirado lyg suirusių bakterijų zona. A. Flemingas pelėsį pavadino Penicillium notatum. Ši medžiaga buvo dedama ant žaizdų, tačiau dėl nestabilios struktūros plačiau gydymui nebuvo naudojama. Ilgą laiką penicilinas buvo užmirštas ir tik po beveik dešimtmečio šios medžiagos tyrimus pratęsė H. W. Florey ir E. B. Chain. Tik 1941–1942 m. pernešus peniciliną į stabilią druską, pradėtas gaminti preparatas su biologiškai aktyviomis medžiagomis. 1941 m. penicilinas pirmą kartą buvo suleistas žmogui ir po to imtas plačiai naudoti gydymui. JAV Statistikos departamento duomenimis, penicilinas ir kiti antibiotikai karo metais išgelbėjo gyvybę 1,5 mln. ligonių.
Sėkmingas penicilino taikymas skatino naujų antibiotikų kūrimą. 1943 m. išgautas grynas streptomicinas, 1949 m. – neomicinas. Dvidešimtojo amžiaus 5-as dešimtmetis – plataus veikimo antibiotikų eros pradžia. 1947 m. atrastas chloromicetinas, išaiškinta jo cheminė struktūra. 1959 m. atlikta galutinė tetraciklino sintezė. 1952 m. išgautas eritromicinas, 1957 m. – vankomicinas, kanamicinas. 6-ame dešimtmetyje antibiotikų jau buvo pakankamai, tačiau dėl atsparių antibiotikams mikroorganizmų gausumo tyrimai tęsėsi. 1955 m. išskirtas cefalosporinas.