Esimese antibiootikumi avastati 1928. aastal inglise bakterioloogi Alexander Flemingi poolt. Kuid ilma patriotismi liiga palju pattu saamata võime öelda, et teatud mõttes eelnesid Flemingile itaallased teadlased Bartolomeo Gosio ja Vincenzo Tiberio.
1892. aastal täheldas Tiberius, et tema kaevu vesi oli tavaliselt joogitav, kuid pärast puuraja puhastamist, rohelise hallituse eemaldamisega laiali seintel, põhjustas vesi ebameeldivat enterokoliiti. Pärast seda, kui vormid uuesti moodustasid, tuli vesi tagasi jooma.
1895. aastal avaldas Tiberius oma uuringud in vitro ja in vivo nendest vormidest saadud vesiekstraktide bakteritsiidse võimsuse kohta, järeldades, et kõnealustel ekstraktidel oli ennetav ja terapeutiline toime.
1896. aastal avastas Itaalia hügieenik Bartolomeo Gosio (1863-1944), et perekonna Penicillium vormi poolt toodetud aine pärsib bakterite kasvu ja seda võib seetõttu kasutada ravis. Gosio oli esimene, kes isoleeris antibiootilise aine kristallilises olekus penitsüülliumist. Seda ainet, mida nüüd nimetatakse mükofenoolhappeks, ei kasutata ravis selle toksilisuse tõttu.
Paar aastat hiljem, 1928. aastal, täheldas inglise bakterioloog Alexander Fleming (1881-1955) ainuüksi nähtust kasvukohas, kus külvati stafülokokke. Taldriku sisemuses oli juhuslikult langenud ühest Penicillium rubrum hallist (hiljem klassifitseeritud kui P. notatum ) pärinev spoor, mis oli tekitanud enda ümber halo, milles esines stafülokokkide inhibeerimine ja lahustumine. Fleming tundis, et kõnealune vorm valmistab loodusliku antibiootikumi, mis on võimeline takistama või takistama stafülokokki ( Staphylococcus aureus ) arengut ja andis talle penitsilliini nime.
Flemingi avastuse tõttu võttis Ernst Chaini ja Howard Walter Florey uuringute tõttu toimeaine kontsentreerimine ja puhastamine üle kümne aasta. Kõik kolm teadlast said Nobeli meditsiinipreemia 1945. aastal.
Ameerika farmaatsiatööstuse poolt tehti 1943. aastal laialdaselt kasutatavaks penitsilliiniks ning seda kasutati laialdaselt II maailmasõja viimastel aastatel. Sellest hetkest alates on teadus teinud palju valgust antibiootikume: 1944. aastal töötati välja streptomütsiin, mis on eriti tõhus tuberkuloosi vastu; 1947. aastal oli see kloramfenikooli omakorda, mis oli efektiivne kõhutüüfuse vastu; 1948. aastal käivitati aureomütsiin, mis oli efektiivne kopsupõletiku ja teiste infektsioonide vastu; 1949. aastal neomütsiin ja 1950. aastal tetramütsiin, teine laia spektriga antibiootikum.
