20世纪生物学最重要的成就是DNA双螺旋结构的发现。1953年4月2日，美国分子生物学家沃森与英国分子生物学家克里克向《自然》投去了一篇900多单词的论文《核酸的分子结构》（4月25日发表），由此揭开了分子生物学的序幕。俩人也因这一发现获得1962年诺贝尔生理学或医学奖。克里克早年在伦敦大学学习物理，二战期间在海军实验室研究水雷。战后，他阅读了薛定谔写的《生命是什么！
》一书，书中提出的“可以用精确的物理概念，即物理学和化学的概念来考虑生物学的本质问题”，使他大受启发，从而他转学生物学并在卡文迪许实验室攻读博士学位。沃森原本是动物学专业，大学毕业那会也阅读了薛定谔写的《生命是什么！》，从此对分子生物学心生向往，他在《双螺旋》中曾说：“这本书非常清楚地提出了一个信念, 即基因是活细胞的组成部分以及要懂得什么是生命, 必须知道基因是如何发挥作用的”。
后来他前往卡文迪许实验室进修。于是两人在卡文迪许实验室相遇相知，开始了他们一生中最为辉煌的科研合作——探求DNA的结构。当时主要有三个实验室在研究DNA结构，第一个是伦敦国王学院的威尔金斯、富兰克林实验室，他们用X射线衍射法研究DNA的晶体结构。第二个是加州理工学院的莱纳斯·鲍林实验室。在此之前，鲍林通过搭建分子模型已发现了蛋白质的a螺旋结构。
最后一个才是沃森和克里克，他俩结合两者之长，一边分析DNA晶体X射线衍射照片，确认DNA结构为螺旋形结构，并经分析得到了螺旋的相关参数；一边用铁皮盒与铁丝在办公室搭建模型。随后他俩提出了DNA三螺旋模型的假设，但很快就被否认了。可两人并未放弃研究。1953年，他俩看到富兰克林拍到了一张B型DNA的X射线晶体衍射照片，深受启发，再次搭建模型，终于确定了DNA双螺旋结构。