С открытием сульфаниламидных препаратов и применения их в медицинской практике продолжилась борьба со многими инфекционными заболеваниями, в том числе сепсиса, менингита, пневмонии и ряда бактериальных инфекций, передающихся половым путем (сифилис, гонорея) и ряда других.
Одним из первых, осуществивших целенаправленный поиск антибиотиков, был француз Рене Жиль Дюбо (1901-1982), работавший в Америке. В 1938 г., он приступил к поиску микробов, обитающих в земле, которые бы убивали стафилококков. В 1939 г. он выделил из почвенной бактерии Bacillus brevis пептид тиротрицин (смесь антибиотиков грамицидина и тироцидина), который оказался слишком токсичным, и его применение ограничилось промыванием гнойных ран и полосканием горла при ангине. Открытие Дюбо явилось стимулом для других ученых, которые начали искать новые антибиотики.
В 1942 г. советскими исследователями Г. Ф. Гаузе и М. Г. Бражниковой был выделен из подмосковных почв новый штамм Bacillus brevis, синтезирующий антибиотик грамицидин С, отличающийся от грамицидина Дюбо.
В 1939 г. Н. А. Красильников и А. И. Кореняко из культуры фиолетового актиномицета Actinomyces violaceus, выделенного ими из почвы, получили первый антибиотик актиномицетного происхождения мицетин и изучили условия биосинтеза и применения мицетина в клинике.
В нашей стране работу по нахождению продуцента пенициллина осуществили З. В. Ермольева и Т. И. Балезина с сотрудниками.
В 1941 году внимание З. В. Ермольевой привлекла статья Флори о получении очищенного пенициллина и успешном испытании его на мышах, опубликованная в «Ланцете» в августе 1940 года. Через Наркомздрав она просила у союзников образец плесени, с которой работал Флеминг. Англичане сначала тянули с ответом, а затем сообщили, что исследования ведутся в США и посоветовали обратиться туда. Но и американские коллеги не торопились поделиться «сокровищем», и все же пенициллин в нашей стране появился. Сотрудниками лаборатории Ермольевой была проведена огромная и кропотливая работа, были изучены многие образцы плесени. Тамара Иосифовна Балезина сотрудница Ермольевой, выделившая первый пенициллин так описывала этот период: «Устав от напрасного ожидания, весной 1942 года я с помощью друзей стала собирать плесени из самых различных источников. Те, кто знал о сотнях неудачных попыток Флори найти свой продуцент пенициллина, относились к моим опытам иронически. 93-м по счету образцом был грибок, случайно выросший в другой лаборатории на культуре микроорганизма, над которым там работали. Этот штамм был идентифицирован как «близкий к Penicillium crustosum». Из него мы и стали получать советский препарат, который назвали «пенициллин-крустозин ВИЭМ». В середине 1944 года после долгих исследований Ермольева отправилась на фронт, чтобы испытать действие своего препарата. Всем раненым перед операцией Ермольева делала внутримышечную инъекцию пенициллина. После этого у большинства бойцов раны рубцевались без всяких осложнений и нагноений, без повышения температуры. Пенициллин показался видавшим виды полевым хирургам настоящим чудом. Он вылечивал даже самых тяжелых больных, уже болевших заражением крови или воспалением легких. За время этих полевых испытаний было успешно вылечено свыше 1200 раненых с различного вида заражениями тканей. Интересное испытание «солнца антибиотиков» произошло в январе 1944 г., когда в Москву с группой зарубежных ученых приехал профессор Флори. Он привез свой штамм пенициллинума и решил сравнить его с советским. Наш препарат оказался активнее английского: 28 единиц против 20 в 1 мл. Тогда профессор Флори и американский ученый Сандерс предложили провести клинические испытания. И вновь победу одержал наш отечественный пенициллин.
В 1944 г. Зелман А. Ваксман совместно с группой исследователей открыл антибиотик эффективный в отношении туберкулезной палочки. История этого открытия началась в 1932 г., когда Американская национальная ассоциация по борьбе с туберкулезом обратилась к Ваксману с просьбой изучить процесс разрушения палочки туберкулеза в почве. Он сделал заключение, что за этот процесс ответственны микробы-антагонисты. К 1939 г. Ваксман решил развернуть новую программу, касающуюся использования его исследований по микробиологии почвы для лечения болезней человека. «Я чувствовал по своему опыту, что грибы и актиномицеты могут быть значительно более эффективными источниками антибактериальных средств, чем обычные бактерии», заявил он позднее. Другой причиной его новой исследовательской программы была вторая мировая война, «маячившая на горизонте, говорил Ваксман, и диктовавшая необходимость создания новых препаратов для контроля над различными инфекциями и эпидемиями, которые могли возникнуть».