20岁的弗莱明开始了自己在圣玛丽医院的学业，由于入学成绩优异，还获得一定数额的奖学金，减轻了他在学费及生活支出方面的压力。入学第三年，弗莱明便完成了基础课学习，开始临床实习并在各个科室轮转，一方面培养医者的同情心，另一方面熟练掌握叩诊、听诊等诊断方法。弗莱明在医院实习期间如鱼得水，各方面成绩都很优异，可谓羡煞旁人。1906年7月，弗莱明的不凡实力再一次展现了出来，25岁的弗莱明一次性通过了英国皇家外科医生和医师学院负责的全部四项考试，而大多数学生通常需要几个月甚至几年才能通过全部四项考试。

1906年8月6日，弗莱明在医学资格证书到手后的第二天就进入了圣玛丽医院工作。在朋友举荐下，弗莱明进入医院接种科，跟随主任阿尔姆罗斯·赖特开展工作。赖特是英国免疫学和疫苗研究的先驱，因在该领域的卓越贡献而被授予爵位并当选英国皇家学会会员。赖特是一位很有个性的科学家，大多数人都认为他生性孤僻，然而他却对弗莱明钟爱有加。弗莱明虽然通过了外科医生资格考试，但还没进入临床，因此也被同事开玩笑称作医院中唯一没动过手术的外科医生。幸运的是，弗莱明在赖特指导下，从一个懵懂的小医生逐渐成长为一位有钻研精神和科学思维的研究人员。

赖特认为通过接种策略可预防部分细菌性疾病，但该理念并未得到公众普遍接受，大家更愿意相信药物的作用。当时，赖特获悉他的德国朋友、著名的细菌学和免疫学家保罗·埃尔利希发现砷凡纳明（又名606）在治疗梅毒方面有一定疗效，但赖特并无太大兴趣，反而是弗莱明兴奋异常，急于尝试砷凡纳明的真正疗效。弗莱明被选为英国首批开展砷凡纳明临床实验的医生，许多梅毒患者慕名而来。尽管砷凡纳明存在多种副作用，但在治疗梅毒方面取得的疗效在当时已是重大进步，弗莱明也凭此而小有名气。需补充的是，后来青霉素开始广泛应用于梅毒治疗后，砷凡纳明逐渐退出临床应用，也算二者的渊源了。

工作几年后，弗莱明的收入增加，生活质量得到极大提升，闲暇时终于可以拥有丰富多彩的业余生活了，然而，他平静、惬意的生活因为第一次世界大战的爆发而被打断，随着1914年8月4日英国对德国宣战，弗莱明开始了自己的军旅生涯。