1951年，美国化学家李纳斯•鲍林（1901 ~ 1994年）开发了一种解析生物大分子结构的技术。他描述了一组具有螺旋（三维螺旋）分子结构的蛋白质，并清楚地认识到基因将会是“下一 件大事”，于是将研究的重点转向了脱氧核糖核酸(DNA)。对于从英国剑桥大学生物学系毕业的弗朗希斯•克里克（1916 ~ 2004年）来说，DNA的结构 是一个神秘而又吸引人的谜团。
  克里克一开始在研究血红蛋白,但他对DNA的激情完全超过了 又子一般学科研究的兴趣，并且找到了一位志同道合的朋友詹姆斯•沃森(1928年~ )——1951年来到剑桥大学的美国生物物理学家。于是他们开始了对遗传物质——脱氧核糖核酸（DNA) 分子结构的合作研究。
  由于当时几大研究机构相互竞争并且积怨甚深,他们的研究工作只能 暂时保持低调。当时，伦敦国王学院的新西兰裔英国生物物理学家莫利斯•威尔金斯（1916 -1958年）和英国的物理化学家罗莎琳•富兰克林（1920 ~ 1958年）也致力于DNA结构的 研究，他们采用X光衍射设计了一系列复杂的实验来破译DNA结构。
  富兰克林在研究过程 中已经提出过DNA分子螺旋结构的构想，却最终放弃了，然而，沃森和克里克认同了这一构 想。1951年，克里克和沃森制作了 DNA分子三重螺旋模型，但是马上遭到了富兰克林的第 一个反对，因为这和她用X光衍射实验得出的数据不吻合。
  克里克和沃森承认了自己的错 误并再次回到草图阶段。1952年，鲍林提出了自己的DNA分子模型，该模型也显示DNA分 子结构是有三条缠绕的线的螺旋。鲍林只提出过一次错误的模型，而且很快遭到其他科学家的否定。DNA包含四种不同的化合物，即碱基，这些分子以一种可预测的方式自然地配对，这种认识让克里克和沃森的研究沿着正确的方向前进。
  美国哥伦比亚大学的奥地利裔化学家夏尔加 (1905 ~ 2002年)发现了腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶（度)配对而鸟嘌呤（G)与胞嘧啶（C)配对的研 究成果，于是，克里克和沃森意识到这不仅体现了 DNA的结构，还是DNA自我复制的途径。 1953年4月，他们将关于DNA和这项举世闻名的研究成果发表在了《自然》杂志上。
  1962年， 他们两人和威尔金斯一起获得了诺贝尔医学奖。20世纪40年代末至50年代早期，许多科学家,包括美国遗传学家林德博格、德国•沃森在 描述他们发现DNA双螺旋结构情景时说:“当我们发现这个答案（DNA双螺旋）时，我们不得不 掐了一下自己。
  我们意识到这个结构可能是正确的，因为它太美了。”生物理学家德尔布吕克 (1906 ~ 1981年）和爱尔兰遗传学家威廉•海耶斯（1918〜1994年）做了许多有关细菌质体的 研究并取得了很有价值的发现。质体是从细菌主染色体分离出来、漂移在细菌细胞质中的微小圆形DNA颗粒。
  因为质体具有易分离易操控，而且还能以修饰过的形式再插人细胞等优点，因 此成为现代遗传学上最重要的“工具”。1968年，美国斯图瓦特•林恩（1940年~ )和瑞士生物物理学家维尔纳•亚伯（1929年~ ) 在日内瓦发现了一组名为限制酶的蛋白质，它能够在特定位点“切开”DNA分子链。
  切开的链 末端能轻易地重新接合在一起,或者与DNA的其他段的末端接合在一起。1969年，美国遗传学 家乔纳森•贝克韦斯（1935年~ )分离出了第一种单体基因——包含在大肠杆菌糖代谢物中。 所有这些研究成果为从DNA序列中删除或插人新的基因提供了理论上的支持，所以实现这样 的想法只是时间上的问题。
  
  不久，在1973年,美国生物学家斯坦利•科恩（1922年~ )和赫伯 特•伯尔（1936年~ )成功地从大肠杆菌的质体中移走了一段DNA并且在其位置上植人了另 外一种细菌的基因，由此产生的结果就是第一个基因工程有机体。于是，一个新兴的但一直存在争议的科学分支诞生了。