鲍林在研究化学键的性质和复杂分子结构方面做出了重要的贡献，为此获得了1954年度的诺贝尔化学奖。后来还获得了1962年度的诺贝尔和平奖。1951年，鲍林小组首次提出了纤维状蛋白质分子的阿尔发螺旋体模型。
威尔金斯和富兰克林在建立DNA分子模型中的作用是非常重要的。威尔金斯是新西兰物理学家，40年代开始生物物理学的研究工作。1950年开始研究DNA晶体结构，并在方法上采取了“X射线衍射法”。他们拍摄出第一张DNA纤维衍射图，证明DNA分子具有单链螺旋结构。这在建立DNA的分子模型的工作中发挥了重要的作用。富兰克林是一位才能卓越的物理化学家。早年研究色层分析技术，后来在巴黎学习X射线衍射技术。30岁的富兰克林已经成为一位出色的物理学家、物理化学家、结晶学家和X射线衍射技术的专家。1951年，她同威尔金斯一起研究DNA分子结构问题。
富兰克林首先制备出DNA样品，并且拍摄出不同湿度下的X射线衍射照片，这是DNA分子B型图。从照片中，她发现DNA具有螺旋型结构，并且测量了这种螺旋体的直径和螺距。她发现DNA螺旋体呈现的不是单链结构，而是按双链同轴排列的。这些对沃森和克里克的发现具有极其重要的意义。
然而，对DNA分子结构的研究还是沃森和克里克捷足先登。鲍林和富兰克林的研究虽然有重大的突破，并且对DNA的分子的认识大大加深了。但是，他们的研究对揭开DNA之谜还是功亏一篑。1974年，鲍林回忆起这段发现的过程时感到深深的遗憾。据说，查可夫听说沃森和克里克的成功之后，他感到非常的失望和痛苦。富兰克林由于身患癌症，于1958年去世，而4年后，沃森、克里克和威尔金斯获取了诺贝尔奖。人们对此次授奖颇有微辞，认为这是英国“大男子主义”的表现。不过，富兰克林的认识的确是有一定的片面性。
就查可夫来说，虽然他的发现为“碱基配对”规律的发现奠定了化学基础，甚至相信核苷酸之间的数量关系必定有其结构上的原因，但他还是就此了结，而并未深入下去。
鲍林的懊悔是有一定道理的，因为他在分子结构理论上有很好的造诣。他从化学的角度解决了许多DNA的结构问题，认识到DNA的多链和氢键的问题，但未能掌握X射线晶体分析方面的最新成果，也不能运用功能和信息的方法研究基因复制，因此对碱基互补的问题束手无策。尽管他深知核酸内会有嘌呤和嘧啶，但他始终没有想到碱基配对的问题；尽管他考虑到DNA的结构问题，但他只是考虑三螺旋结构而未想到双螺旋结构。
20世纪50年代，威尔金斯和富兰克林的研究是领先的。威尔金斯对富兰克林的研究最先了解，沃森曾指出：“威尔金斯应该首先有机会解决这个问题，但是，他一点不认为摆弄分子模型就能找到问题的答案。”威尔金斯对从分子结构的角度说明生物遗传的功能是不感兴趣的。富兰克林的造诣很高，对DNA的研究是很有深度的。但是，富兰克林只是侧重于结晶学的角度。尽管她实际完成了建立DNA结构的大部分工作，但她对构建完整的DNA模型不感兴趣。因此，她对碱基配对和双股链的走向结构都没有明确的假设。她甚至认为，DNA的螺旋结构是在特殊条件下呈现的，并不具有一般的意义。这可能因为她是一个物理学家，难于理解DNA分子结构的生物学意义。从这一点上说，她远逊于沃森。再加上富兰克林天性谨慎，尽管她对研究工作是认真负责的，但是对研究的进度影响较大。
此外，从知识互补的角度看，沃森和克里克的配合与威尔金斯和富兰克林的配合也有很大的不同。前者的知识结构是异质互补，各自的优势相互补充且得到充分的发挥。后者则在结晶学研究上居世界前列，但对DNA的生物学意义认识得不够。尽管威尔金斯和富兰克林的造诣超过了沃森和克里克，但是缺乏学科综合的能力，困于单一的方法。这些也大大影响了他们的研究水平。
1941年，比德尔与塔特姆一起提出“一个基因一种酶”的假说，认为基因是通过酶来起作用的。基因主要位于细胞核中。如果酶是在细胞核内合成的，问题倒也简单，由基因直接指导酶的合成就是了。可事实却并不如此。
早在20世纪40年代，汉墨林和布拉舍就分别发现伞藻和海胆卵细胞在除去细胞核之后，仍然能进行一段时间的蛋白质合成。这说明细胞质能进行蛋白质合成。1955年李托菲尔德和1959年麦克奎化分别用小鼠和大肠杆菌为材料证明细胞质中的核糖体是蛋白质合成的场所。这样，细胞核内的DNA就必须通过一个“信使”将遗传信息传递到细胞质中去。
1955年，布拉舍用洋葱根尖和变形虫为材料进行实验，他用核糖核酸酶分解细胞中的核糖核酸，蛋白质的合成就停止。而如果再加入从酵母中抽提的RNA，蛋白质的合成就有一定程度的恢复。同年，戈尔德斯坦和普劳特观察到用放射性标记的RNA从细胞核转移到细胞质。因此，人们猜测RNA是DNA与蛋白质合成之间的信使。1961年，雅各布和莫诺正式提出“信使核糖核酸”的术语和概念。1964年马贝克斯从兔的网织红细胞中分离出一种分子量较大而寿命很短的RNA，被认为是mRNA。
实际上，早在1947年，法国科学家布瓦旺和旺德雷利就在当年的《实验》杂志上联名发表了一篇论文，讨论DNA、RNA与蛋白质之间可能的信息传递关系。一位不知名的编辑把这篇论文的中心思想理解为DNA制造了RNA，再由RNA制造蛋白质。10年以后，1957年9月，克里克提交给实验生物学会一篇题为“论蛋白质合成”的论文，发表在该学会的论文集《Symposumof the Society for Experimental Biology》第十二卷第138页。这篇论文被评价为“遗传学领域最有启发性、思想最解放的论著之一”。在这篇论文中，克里克正式提出遗传信息流的传递方向是DNA→RNA→蛋白质，后来被学者们称为“中心法则”。
中心法则在具体细节上经过完善后，在遗传信息流传递方向上又有补充和发展。1970年，巴尔的摩和梯明在致癌的RNA病毒中，发现一种酶，能以RNA为模板合成DNA。他们称这种酶为依赖RNA的DNA多聚酶，现在一般称为逆转录酶。这就是说，遗传信息流也可以反过来，从RNA→DNA。这是一项重要的发现。巴尔的摩和梯明于1975年荣获诺贝尔奖。
巴尔的摩1938年3月7日生于美国纽约，在中学时代就对生物学有浓厚兴趣。1960年毕业于宾夕法尼亚州斯沃思莫大学，1964年获洛克菲勒大学哲学博士学位。梯明1934年12月10日生于美国费城。1955年毕业于宾州斯沃思莫大学，1959年获加州理工学院哲学博士学位。巴尔的摩与梯明发现了逆转录酶，还发现了逆转录病毒的复制机理。逆转录病毒是RNA病毒，病毒的RNA逆转录出DNA，再整合到寄主细胞的染色体中，使寄主细胞发生癌变，这一成果也使癌症研究进入了一个新阶段。
对于逆转录酶的发现，巴尔的摩的华裔夫人黄诗厚也作出了重大贡献。当巴尔的摩在麻省理工学院进行癌症研究时，寻找逆转录酶遇到困难。当时正好从事病毒学研究的黄诗厚博士发现在某些RNA病毒的蛋白质外壳中带有“转录酶”——RNA多聚酶。这个发现给了巴尔的摩极大的启示，他也果然在RNA肿瘤病毒的蛋白质外壳中找到了逆转录酶。
根据中心法则，DNA中的信息转录到RNA分子中后，要再进一步转译成蛋白质，才能表达为酶的活性。
1981年，切赫等人在四膜虫发现自催化剪切的tRNA。1983年阿尔特曼领导的一个研究小组发现大肠杆菌的核糖核酸P的催化活性取决于RNA而不是蛋白质。这意味着RNA可以不通过蛋白质而直接表现出本身的某种遗传信息，而这种信息并不以核苷酸三联体来编码。这是对中心法则的又一次补充和发展。切赫和阿尔特曼荣获1989年的诺贝尔化学奖。
DNA本身是否也具有酶活性呢？1994年，乔依斯等人发现一个人工合成的DNA分子具有一种特殊的磷酸二酯酶活性。此后，国外又有多例报道人工合成的DNA序列具有各种不同的酶活性。1995年，我国学者王身立等人发现，从多种生物中提取的DNA均具有酯酶活性，能催化乙酸萘酯水解为萘酚和乙酸。这种较弱的酯酶活性并不需要特定序列的DNA编码，而是非特异性DNA的一般性质。王身立推测，在生命起源时，RNA和蛋白质都还未出现，原始海洋营养汤中的DNA可能利用本身的酯酶活性水解萘酯等物质以获得能量。随着生命的进化，酶活性更强的蛋白质出现了，在生命世界中DNA作为酶的作用则为蛋白质所取代。但DNA分子本身的酯酶活性仍作为一种“分子化石”的遗迹，一直保存到今天。