Hans oppdagelser var i stor grad preget av tilfeldigheter. Lysozym ble oppdaget i 1954 da han forsøkte å plassere snørr fra en pasient med forkjølelse i en petriskål som allerede hadde bakterier på seg. Etter 24 timer med inkubasjon, observerte Fleming at det var rikelig med bakterieoppvekst på petriskålen, med unntak av de områdene som var strøket med snørr. Han konkluderte derfor med at det var en bestanddel av nesesekresjonen som virket bakteriedrepende, og han kalte dette stoffet for lysozym.