Nobelovu nagradu za medicinu podijelio je 1945. s engleskim biohemičarem Čejnijem (Chain) i australijskim ljekarem Florijem (Florey) koji su njegov izum prvi put primenili.
Rođen je 6. avgusta 1881. godine u Darvelu, u porodici zemljoposednika. Sa 13 godina se preselio u London, gdje je kasnije i studirao medicinu. Diplomirao je 1906. godine, a potom je, pod mentorstvom doktora Almrota Rajta, počeo da se bavi istraživanjima u oblasti vakcinacije na Medicinskom fakultetu u Londonu.
Bio je dio medicinskog osoblja u Prvom svjetskom ratu, i pokazao se kao veoma vješt ljekar kojeg su svi hvalili. Poslije rata se vratio na medicinski fakultet Sent Meri, na kom je i započeo svoju karijeru.
Otkriće penicilina
Dok je 1928. godine proučavao odlike gripa, razvijajući klicu bakterije pod nazivom stafilokoka (staphylococci), primjetio je da se na posudi koju biolozi koriste za ćelijske kulture, Petrijevoj šolji, pojavila plijesan. Ta plijesan je oko sebe stvorila kružni prostor bez bakterija. Fleming je nastavio dalje da eksperimentiše, a ovu supstancu nazvao penicilin.
Međutim, druga dva naučnika, Australijanac Hauard Flori i Nemac Ernest Čejn, omogućila su dalji razvoj penicilina, i njihovom zaslugom, on je pretvoren u antibiotik. Na početku su zalihe penicilina bile ograničene, ali od četrdesetih godina 20. vijeka, počela je masovna proizvodnja ovog lijeka u Americi.
Fleming je za svog života napisao i objavio brojne radove o bakterijama, imunom sistemu i hemoterapiji. Za profesora u medicinskoj školi izabran je 1928. godine, a dvadeset godina kasnije, dobio je pravo da bude na funkciji profesora bakteriologije na Univerzitetu u Londonu, iako se prethodno penzionisao.
Član Kraljevskog društva je postao 1943. godine, a godinu dana kasnije proglašen je vitezom. Zajedno s Florijem i Čejnom, dobio je Nobelovu nagradu za medicinu 1945. godine.
Umro je od srčanog udara 11. marta 1955. godine u Londonu. Za njim je ostala njegova druga žena, Amalija Kucuri-Vurekas, i sin iz prvog braka, Robert, koji je ujedno bio i njegovo jedino dete.