脱氧核糖核酸是于19世纪中叶发现的，当时孟德尔修道士进行了著名的豌豆培育实验，实验证实高度和颜色等物理特征可以经过后来称为基因的遗传单位从一代遗传给下一代。但是基因的物理特征却一直困扰着科学界，直到1944年纽约洛克菲勒研究所细菌学家奥斯瓦尔多·艾瑞（Oswald Avery）发现要把无害细菌转变成为导致肺炎的基因只需向无害细菌中导入导致肺炎的菌株即可。这些试验表明，基因是由脱氧核糖核酸构成，它使得许多研究者从此踏上寻求脱氧核糖核酸结构的漫长征途，以揭开基因对所有生物的影响之谜。

    伦敦国王大学的罗萨林·福兰克林（Rosalind Franklin）和迈斯·维金（Maurice Wilkins）两位研究者研究了经X光拍照而呈现出的脱氧核糖核酸纤维的结构。照片清楚地显示脱氧核糖核酸是规则的螺旋形结构。随着人们对脱氧核糖核酸化学结构的知识和了解的增加，英国剑桥的医学研究协会试验室的詹姆斯·沃森（James Watson）和弗朗西斯·克瑞克（Francis Crick）开始建立脱氧核糖核酸分子模型以解释照片中出现的脱氧核糖核酸的分子结构。他们在1953年提出的脱氧核糖核酸分子模型是两股相互缠绕的双螺旋结构，两股之间由一系列横档连接。他们指出，每个横档都是由一对或两对碱基对构成--这些碱基对分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。这些年轻科学家还正确地推测说，脱氧核糖核酸双螺旋结构中的碱基对的排列顺序决定了每个生物的遗传特征。他们同时意识到，脱氧核糖核酸的双链结构可以分离进行复制--这是一种将遗传信息从一代传递到另一代的简单机制。

    在沃森（Watson）和克瑞克（Crick）揭示脱氧核糖核酸结构后几年，许多其他研究者，尤其是全国卫生研究所的马绍尔·尼伦博戈（Marshall Nirenberg）和英属哥伦比亚大学的哈·格宾·克拉纳（Har Gobind Khorana）成功地破解了基因密码。所有生物细胞通过基因密码将其脱氧核酸中的碱基所包含的信息传递到成千上万个蛋白质，而蛋白质决定着细胞的结构及功能。这些信息包括决定眼睛颜色和患癌症可能性等基因特征。研究者发现每三个碱基对（例如CTG）代表着一个氨基酸的密码（如CGT代表亮氨酸）或代表着构成构成蛋白质的一长串氨基酸链结构信息。