A DNS spirálszerkezetéről szóló, 1953. áprilisában megjelent tanulmányért később orvosi Nobel-díjjal jutalmazták a szerzőket. Bár a felfedezés valóban forradalmi jelentőségűnek számított az orvostudományban, a díjazott szerzők érdeme leginkább az volt, hogy jó érzékkel hasznosították mások kutatási eredményeit.
Francis Crick és James Watson 1953. április 25-én tették közzé a Nature 171. számában a Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid (A nukleinsavak molekulastruktúrája: a dezoxiribonukleinsav felépítése) című cikküket. Ez volt az első tanulmány, amely leírta a DNS kettős spirálszerkezetét. Maga a spirál elnevezés nem szerencsés, mivel annak az átmérője fokozatosan változik: az eredeti kifejezés – double helix – rámutat, hogy a DNS-molekula hélixszerkezetű, vagyis a két szár állandóan egyforma távolságra van egymástól.
A cambridge-i Medical Research Councilnél dolgozó Crick és Watson a munkájukhoz felhasználták egyes kollégáik, többek között Maurice Wilkins és Rosalind Franklin munkáit is – ők a röntgendiffrakciónak nevezett anyagvizsgálati módszerrel tanulmányoztak tisztított DNS-kristályokat. A röntgendiffrakció során a kikristályosított anyagok atomjain a rábocsátott röntgensugár iránya megváltozik; az így megfigyelhető elhajlásból lehet következtetni az anyag szerkezetére.
Crick és Watson nem sokat értett a kémiához, így egy vegyész kollégájuk, Jerry Donahue hívta fel arra az alapvető tényre a figyelmüket, hogy a vizsgált bázisok vizes közegben valószínűleg más szerkezetűek, mint azt ők a tankönyvi szerkezeti rajzok alapján addig gondolták – ez a későbbi munkájukban komoly segítséget nyújtott.
A kutatók a hélixszerkezet kialakításához felhasználták az osztrák biokémikus, Erwin Chargaff korábbi munkáit is. Chargaff fedezte fel a DNS-mintákban a bázisok arányánál megfigyelhető törvényszerűséget, és megállapította, hogy a DNS-molekulában a citozin és az adenin egyforma mennyiségben található meg, akárcsak a guanin és a timin. Chargaff arra is rájött, hogy az adenin és a timin, illetve a guanin és a citozin egymáshoz viszonyított százalékos aránya megegyezik.
Ez a felfedezés sokat segített Cricknek és Watsonnak abban, hogy felismerhessék a DNS struktúráját. A dupla szárú DNS-ben a bázispárok száma megegyezik az egyik vagy másik szál nukleotidszámával; a DNS-ben az adenin és a timin, illetve a guanin és a citozin lehetnek bázispárok. A kutatók már akkor is sejtették, hogy a DNS szerkezetének köze lehet a genetikai információ majdnem tökéletesen stabil tárolásához, valamint pontos megkettőződéséhez és átadásához.
Sokak szerint Crick és Watson eljárása etikailag megkérdőjelezhető volt, mivel ők nem konkrét kísérleteket végeztek, hanem a munkahelyükön, illetve kedvenc cambridge-i kocsmájukban, az Eagle-ben építettek modelleket pálcikákból és lapkákból. A két kutató tudományos munkájának jelentősége abban rejlett, hogy jó érzékkel vették észre a hibát mások elméleteiben. Linus Pauling, akit a kor legnagyobb élő vegyészének tartottak, kezdetben hármas spirálként képzelte el a DNS-t. Crick és Watson kezdeti DNS-modelljei is hármas hélixekből álltak össze, de Franklin rámutatott, hogy egyrészt a foszfátcsoportok a spirál belsejében helyezkedtek el, míg saját eredményei szerint ezek kívül találhatóak, másrészt a víztartalma túl alacsony volt. Amikor 1952-ben Chargaff látogatást tett náluk, és megosztotta velük a bázispárokkal kapcsolatos elméletét, Crick már biztos volt benne, hogy a bázispárok képződése kulcsfontosságú szerepet játszik a DNS szerkezetében.
Rosalind Franklinről egyes feministák azt állítják, hogy a Nobel-díjjal kitüntetett két tudós és Wilkins (aki szintén megkapta az elismerést) fölényesen viszonyult hozzá, és sosem ismerte el a felfedezései jelentőségét. Egy 1961-es levélben ugyanakkor Crick elismerte Rosalind Franklin munkásságának jelentőségét a DNS-szerkezet bizonyos sajátosságainak meghatározásában, és Watson is azt állította, hogy Franklin munkássága nélkül nem sikerült volna felfedezniük a DNS kettős hélixszerkezetét.
Ennek ellenére tény, hogy Franklin sosem járult hozzá a kutatási eredményei felhasználásához. Crick és Watson ugyanakkor nemcsak felhasználták ezeket, de a 900 szavas, a témával kapcsolatos tanulmányban nem hivatkoztak Franklin munkásságára (a tanulmány egy helyen említi csak a kutatónőt, ötletadóként).
Cricket, Watsont és Wilkinst 1962-ben, kilenc évvel a nukleinsavak szerkezeti felépítését érintő felfedezésükért orvosi Nobel-díjjal tüntették ki. Rosalind Franklin már nem érte meg a díjátadót; vele 1958-ban petefészekrákban meghalt.