ولد فليمينغ في 6 أغسطس 1881 في لوكفيلد، وهى مزرعة بالقرب من دارفل، شرق اّيرشاير باسكتلندا. كان فليمينغ الابن الثالث ضمن أربعة أطفال لهيو فليمنغ (1816—1888) من زوجته الثانية غريس ستيرلنغ مورتون (1848—1928)، ابنة أحد المزارعين الجيران. وكان لهيو فليمينغ أربعةأطفال من زواجه الأول. وعند زواجه الثاني كان في التاسع والخمسين من عمره. وتوفي عندما كان عمر الكسندر (المعروف بأليك) سبعة أعوام.
ذهب فليمينغ لمدرسة لندن مور ومدرسة دارفل، ثم أكاديمية كيلمارنوك لمدة سنتين. وبعد عمله في أحد مكاتب الشحن لمدة أربع سنوات، ورث فليمينغ بعض المال من أحد أعمامه، جون فليمينغ. وحينها كان في العشرين من عمره. كان توم الشقيق الأكبر لألكسندر طبيبا، فاقترح عليه العمل بنفس المهنة. وفي عام 1901، بدأ الكسندر العمل في مستشفى سانت ماري، بادينجتون، لندن. في عام 1906، أصبح فليمنغ مؤهلا للالتحاق بالكلية بامتياز ولديه الخيار ليصبح جراحا.
وعلى الرغم من أنه كان عضوا في نادي البندقية إلا أنه كان عضوا نشطا في الجيش الإقليمى منذ عام 1900. فأراد رئيس النادى الإبقاء على فليمينغ في الفريق، فاقترح أن ينضم لقسم الأبحاث في سانت ماري، حيث أصبح عالم بكتيريا مساعدا للسير ألمروث رايت، وهو رائد في مجال العلاج باللقاحات، وعلم المناعة. في عام 1908، حصل على بكالوريوس الطب ثم الميدالية الذهبية في بكالوريوس العلوم، وأصبح محاضرا في سانت ماري حتى عام 1914. في 23 ديسمبر 1915، تزوج فليمينغ بممرضة مدربة، وهى سارة ماريون مسيلروي من كيلالا بايرلندا.
خدم فليمينغ طوال الحرب العالمية الأولى كنقيب في السلاح الطبى بالجيش وأشير إليه في البرقيات. عمل هو والعديد من زملائه في المستشفيات بساحة المعركة بالجبهة الغربية في فرنسا. في 1918، عاد للعمل بمستشفى سانت ماري، حيث كانت مستشفى تعليمي. ثم في عام 1928، انتخب كأستاذ علم الجراثيم.
وفاته
في عام 1955، توفي فليمينغ في منزله في لندن على إثر أزمة قلبية. وبعد أسبوع أحرقت جثته ودفن الرماد في كاتدرائية سانت بول.