青霉素（P、PCN 或 PEN）是一組最初從青霉菌中獲得的 β-內酰胺類抗生素，主要是 P. chrysogenum 和 P. rubens。 臨床上使用的大多數青霉素是由產黃青霉通過深槽發酵合成，然后純化得到的。 已經發現了許多天然青霉素，但只有兩種純化化合物用于臨床：青霉素 G（肌內或靜脈內使用）和青霉素 V（口服）。 青霉素是最早對葡萄球菌和鏈球菌引起的許多細菌感染有效的藥物之一。 它們今天仍廣泛用于不同的細菌感染，盡管許多類型的細菌在廣泛使用后已經產生了耐藥性。

10% 的人群聲稱對青霉素過敏，但由于每年避免使用青霉素，陽性皮膚試驗結果的頻率會降低 10%，因此這些患者中的 90% 可以耐受青霉素。 此外，對青霉素過敏的人通常可以耐受頭孢菌素（另一組 β-內酰胺），因為免疫球蛋白 E (IgE) 的交叉反應性僅為 3%。

青霉素于 1928 年由蘇格蘭科學家亞歷山大·弗萊明 (Alexander Fleming) 發現，是一種粗提物 P. rubens。 Fleming 的學生 Cecil George Paine 于 1930 年率先成功使用青霉素治療眼部感染（Ophthalmia neonatorum）。純化的化合物（青霉素 F）于 1940 年由 Howard Florey 和 Ernst Boris Chain 領導的研究小組在 牛津大學。 弗萊明于1942年首次使用純化的青霉素治療鏈球菌性腦膜炎。1945年諾貝爾生理學或醫學獎由錢恩、弗萊明和弗洛里共同獲得。

幾種半合成青霉素對更廣泛的細菌有效：這些包括抗葡萄球菌青霉素、氨基青霉素和抗假單胞菌青霉素。

術語青霉素被定義為具有抗菌活性的青霉菌的天然產物。 它是由亞歷山大·弗萊明 (Alexander Fleming) 于 1929 年 3 月 7 日創造的，當時他發現了 Penicillium rubens 的抗菌特性。 弗萊明在他 1929 年發表在英國實驗病理學雜志上的論文中解釋說，為了避免重復相當繁瑣的短語“霉菌肉湯濾液”，將使用名稱“青霉素”。 因此，這個名稱指的是模具的學名，正如弗萊明在 1945 年的諾貝爾演講中所描述的那樣：

經常有人問我為什么發明青霉素這個名字。 我只是完全遵循正統的路線并創造了一個詞來解釋青霉素這種物質是從青霉屬植物中提取的，就像許多年前 Digitalin 這個詞是為從植物洋地黃中提取的物質而發明的一樣。

在現代用法中，術語青霉素被更廣泛地用于指代任何含有與 β-內酰胺核心融合的噻唑烷環的 β-內酰胺抗菌劑，并且可能是也可能不是天然產物。 與大多數天然產物一樣，青霉素作為活性成分的混合物存在于青霉菌霉菌中（慶大霉素是天然產物的另一個例子，它是活性成分的不明確混合物）。 青霉的主要活性成分如下表所示：

青霉菌的其他次要活性成分包括青霉素 O、青霉素 U1 和青霉素 U6。 隨后發現天然青霉的其他命名成分（例如青霉素 A）不具有抗生素活性，并且在化學上與抗生素青霉素無關。

提取的青霉素的確切組成取決于所用青霉菌的種類和用于培養霉菌的營養培養基。 Fleming 的 Penicillium rubens 原始菌株主要產生以 Fleming 命名的青霉素 F。 但青霉素F不穩定，分離困難，霉菌產生量少。

Penicillium chrysogenum 的主要商業菌株（Peoria 菌株）在使用玉米漿作為培養基時產生青霉素 G 作為主要成分。 當培養基中加入苯氧乙醇或苯氧乙酸時，霉菌反而產生青霉素V作為主要青霉素。

6-Aminopenicillanic acid (6-APA) 是一種衍生自青霉素G的化合物。6-APA含有青霉素G的β-內酰胺核心，但側鏈被剝離； 6-APA 是制造其他青霉素的有用前體。 有許多衍生自 6-APA 的半合成青霉素，分為三類：抗葡萄球菌青霉素、廣譜青霉素和抗假單胞菌青霉素。 半合成青霉素之所以統稱為青霉素，是因為它們最終都來源于青霉素G。

• 一個單位的青霉素 G 鈉定義為 0.600 微克。 因此，200 萬單位（2 兆單位）的青霉素 G 為 1.2 克。
• 一個單位的青霉素 V 鉀定義為 0.625 微克