青霉素之所以能既殺死病菌，又不損害人體細胞，原因在于青霉素所含的青霉烷能使病菌細胞壁的合成發生障礙，導致病菌溶解死亡，而人和動物的細胞則沒有細胞壁。
1940年冬，錢恩提煉出了一點點青霉素，這雖然是一個重大突破，但離臨床應用還差得很遠。
1941年，青霉素提純的接力棒傳到了澳大利亞病理學家瓦爾特弗洛里的手中。在美**方的協助下，弗洛里在飛行員外出執行任務時從各國機場帶回來的泥土中分離出菌種，使青霉素的產量從每立方厘米2單位提高到了40單位。
1941年前后英國牛津大學病理學家霍華德·弗洛里與生物化學家錢恩實現對青霉素的分離與純化，并發現其對傳染病的療效。
但是青霉素會使個別人發生過敏反應，所以在應用前必須做皮試。所用的抗生素大多數是從微生物培養液中提取的，有些抗生素已能人工合成。由于不同種類的抗生素的化學成分不一，因此它們對微生物的作用機理也很不相同，有些抑制蛋白質的合成，有些抑制核酸的合成，有些則抑制細胞壁的合成。
通過一段時間的緊張實驗，弗洛里、錢恩終于用冷凍干燥法提取了青霉素晶體。
之后，弗洛里在一種甜瓜上發現了可供大量提取青霉素的霉菌，并用玉米粉調制出了相應的培養液。
在這些研究成果的推動下，美國制藥企業于1942年開始對青霉素進行大批量生產。
到了1943年，制藥公司已經發現了批量生產青霉素的方法。
當時英國和美國正在和**德國交戰。
這種新的藥物對控制傷口感染非常有效。
1943年10月，弗洛里和美**方簽訂了首批青霉素生產合同。
青霉素在二戰末期橫空出世，迅速扭轉了盟國的戰局。
戰后，青霉素更得到了廣泛應用，拯救了數以千萬人的生命。
到1944年，藥物的供應已經足夠治療第二次世界大戰期間所有參戰的盟軍士兵。
因這項偉大發明，1945年，弗萊明、弗洛里和錢恩因“發現青霉素及其臨床效用”而共同榮獲了諾貝爾生理學或醫學獎。
1945年，英國化學家霍奇金用X射線衍射法測出了青霉素的分子結構。
1944年9月5日，中國第一批國產青霉素誕生，揭開了中國生產抗生素的歷史。
截至2001年年底，中國的青霉素年產量已占世界青霉素年總產量的60%，居世界首位。
青霉素是一種高效、低毒、臨床應用廣泛的重要抗生素。
它的研制成功大大增強了人類抵抗細菌性感染的能力，帶動了抗生素家族的誕生。
它的出現開創了用抗生素治療疾病的新紀元。通過數十年的完善，青霉素針劑和口服青霉素已能分別治療肺炎、腦膜炎、心內膜炎、白喉、炭疽等病。
繼青霉素之后，鏈霉素、氯霉素、土霉素、四環素等抗生素不斷產生，增強了人類治療傳染性疾病的能力。
但與此同時，部分病菌的抗藥性也在逐漸增強。
為了解決這一問題，科研人員目前正在開發藥效更強的抗生素，探索如何阻止病菌獲得抵抗基因，并以植物為原料開發抗菌類藥物。
青霉素它不能耐受耐藥菌株，如耐藥金葡所產生的酶，易被其破壞，且其抗菌譜較窄，主要對革蘭氏陽性菌有效。
青霉素有鉀鹽、鈉鹽之分，鉀鹽不僅不能直接靜注，靜脈滴注時，也要仔細計算鉀離子量，以免注入人體形成高血鉀而抑制心臟功能，造成死亡。
青霉素類抗生素的毒性很小，由于β-內酰胺類作用于細菌的細胞壁，而人類只有細胞膜無細胞壁，故對人類的毒性較小，除能引起嚴重的過敏反應外，在一般用量下，其毒性不甚明顯。
使用該品必須先做皮內試驗。