Pierwsze odkryte antybiotyki były substancjami pochodzenia naturalnego. Wyodrębniona przez Fleminga penicylina jest substancją produkowaną przez grzyby pleśniowe. W przyrodzie antybiotyki pełnią rolę chemicznej broni produkowanej przez niektóre bakterie i proste grzyby. W obecnym lecznictwie wykorzystuje się zarówno substancje pochodzenia naturalnego, jak i ich sztucznie zmodyfikowane wersje.