沃森和克里克阐明了DNA的立体结构，这被称为20世纪生物学上最伟大的成就之一，其程度可媲美于前一世纪的达尔文和孟德尔的成就。
20世纪50年代初，赫尔希和蔡斯进行的实验为DNA是遗传物质提供了令人信服的证据。由于DNA的结构仍是一个谜，因此，对基因的化学本质与基因作为遗传信息的运载体之间的关系尚不能做出明确的解释。沃森与克里克描述的DNA结构的模型立即暗示出了关于核酸生物学活性的解释。
克里克怀疑脱氧核糖核酸（DNA）在遗传信息的存储中也起着重要作用。沃森也有同样的怀疑态度。1951年，沃森与克里克相遇。此时世界各地的科学家都试图揭开脱氧核糖核酸结构之谜。科学家们为第一个描述出脱氧核糖核酸结构而进行的竞争十分激烈。1951～1953年，两人共同讨论脱氧核糖核酸。他们一起学习X射线晶体技术，评估DNA的结构限制条件。
1953年4月25日，克里克和沃森在《自然》杂志上公布了他们的发现。根据X射线衍射数据，首先提出脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构模型。它所描述的遗传物质DNA的分子结构，是以双螺旋状存在的。按此模型，DNA分子是由两条多核苷酸链构成的，它们走向相反，都是右手螺旋，平行地环绕—共同的轴而形成双螺旋。1962年，克里克、沃森和威尔金斯由于“发现关于核酸结构和它在生命物质的信息传递中的重大意义”，共同获得了诺贝尔生理学或医学奖，最终赢得了这场揭开脱氧核糖核酸结构之谜的竞赛。
由于所有生命的生物都具有脱氧核糖核酸，所以他们研究出来的这一信息，揭开了地球上所有生物的遗传奥秘，并为脱氧核糖核酸管理重组技术的革命铺平了道路。