เซอร์ อเล็กซานเดอร์ เฟลมมิง เกิดวันที่ 6 สิงหาคม ค.ศ. 1881 ที่ดาร์เวล เมืองอีสต์อายร์ไชร์ ประเทศสก็อตแลนด์ ตอนเหนือของสหราชอาณาจักร เขาเป็นลูกคนที่ 3 จากทั้งหมด 4 คน ของ ฮิวจ์ เฟลมมิง ซึ่งประกอบอาชีพเกษตรกรรม ในวัยเด็กเขาเป็นเด็กซุกซนและฉลาดหลักแหลม

เฟลมมิงเข้ารับการศึกษาที่โรงเรียนโลวเดินส์ มัวร์ และโรงเรียนดาร์เวล ก่อนที่เขาย้ายไปยังลอนดอน นอกจากนี้ เขายัง ได้รับทุนการศึกษา 2 ปีเต็มจากคิวมาร์น็อก อะคาเดมีอีกด้วย เมื่อย้ายไปยังลอนดอนเขาได้เข้าศึกษาที่สถาบัน รอยัล พอลีเทคนิค หลังจากทำงานอยู่ในบริษัทขนส่งสินค้าเป็นเวลาสี่ปี เฟลมมิ่งในวัย 20 ปี ก็ได้รับการเชิญชวนให้เช้าศึกษาวิชาแพทย์ จากทอม พี่ชายของเขาซึ่งเป็นแพทย์ ในปี1903 เขาจึงได้เข้าศึกษาที่โรงพยาบาลเซนต์แมรี่ เมืองแพดดิงตัน ในอีกสามปีต่อมา เขาได้รับปริญญาสาขาแพทย์ศาสตร์บัณฑิตและศัลยศาสตร์บัณฑิต หลังจากจบการศึกษา เขาได้เข้าทำงานเป็นผู้ช่วยด้านแบคทีเรียวิทยาของ เซอร์ อาร์มร็อท ไรท์ ผู้บุกเบิกการรักษาด้วยวัคซีนได้รับและวิชาการศึกษาระบบภูมิคุ้มกัน ในปี1908 เขาปริญญาอีกใบจากสาขาวิทยาศาสตร์บัณฑิต ด้วยเกียรตินิยมเหรียญทอง จากนั้นเขาได้ทำงานเป็นอาจารย์ที่สถาบันเดิมจนถึงปี 1914 ใน ช่วงปี1914 – 1918 เกิดสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง เฟลมมิงได้เข้าร่วมในสงครามในฐานะแพทย์ภาคสนามในแนวรบด้านตะวันตก ประเทศฝรั่งเศส ร่วมกับเพื่อนร่วมงานของเขา หลังจากสงครามจบ เขาจึงกลับไปทำงานที่โรงพยาบาลเซนต์แมรี่ ซึ่งในปี 1928 เขาได้รับตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์ในด้านแบคทีเรียวิทยาที่มหาวิทยาลัยลอนดอน จากนั้น ในปี 1951 เขาได้รับเลือกให้เป็นอธิการบดีแห่งมหาวิทยาลัยเอดินบะระ