很早以前，人们就发现某些微生物对另外一些微生物的生长繁殖有抑制作用，并把这种现象称为抗生。随着科学的发展，人们终于揭示出抗生现象的本质，从某些微生物体内找到了具有抗生作用的物质，并把这种物质称为抗生素，如青霉菌产生的青霉素、灰色链丝菌产生的链霉素等。后来，人们进一步完善了抗生素的定义，即：由某些微生物在生活过程中产生的、对某些其他病原微生物具有抑制或杀灭作用的一类化学物质。[2]
由于最初发现的一些抗生素主要对细菌有杀灭作用，所以抗生素也一度被称为抗菌素。但是随着抗生素的不断发展，抗病毒、抗衣原体、抗支原体，甚至抗肿瘤的抗生素也纷纷被发现并应用于临床，显然称为抗菌素就不妥了，于是称为抗生素的名称就显得更加符合实际了。[3]
1929年，英国细菌学家弗莱明在培养皿中培养细菌时，发现从空气中偶然落在培养基上的青霉菌长出的菌落周围没有细菌生长，他认为是青霉菌产生了某种化学物质，分泌到培养基里抑制了细菌的生长。这种化学物质便是最先发现的抗生素——青霉素。[4]
在第二次世界大战期间，弗莱明和另外两位科学家——弗洛里、钱恩经过艰苦的努力，终于把青霉素提取出来制成了制服细菌感染的物资药品。因为在战争期间，防止战伤感染的药品是十分重要的战略物资。所以，美国把青霉素的研制放在同研制原子弹同等重要的地位。[4]
1943年，还在抗日后方从事科学研究工作的微生物学家朱既明，也从长霉的皮革上分离到了青霉菌，并且用这种青霉菌制造出了青霉素。[4]
1947年，美国微生物学家瓦克斯曼又在放线菌中发现、并且制成了治疗结核病的链霉素。[4] 过去了半个多世纪，科学家已经发现了近万种抗生素。不过它们之中的绝大多数毒性太大，因此适合作为治疗人类或牲畜传染病的药品还不到百种。后来人们发现，抗生素并不止能抑制微生物生长，有些还能够抑制寄生虫的生长，有的能够除草，有的可以用来治疗心血管病，还有的可以抑制人体的免疫反应，进而应用在器官移植手术中。[4]
在20世纪90年代以后，科学家们把抗生素的定义范围扩大并给出了一个新的名称：生物药物素。[5]
麻省理工学院研究人员使用AI系统发现一种超强抗生素halicin[14] ，这是首个由人工智能发现的抗生素[15] 。这项研究成果于2020年2月20日发表在《细胞》上，并登上了当期杂志封面[14] 。