物理学的发展，使测定物质结构的手段进一步提高，用X射线衍射法可以观察生物高分子的结构。
子女象父母，动、植物能保持种族的繁衍，这一切都同核酸有关，尤其是脱氧核糖核酸（DNA），它是生物遗传的物质基础，研究核酸的结构是使生物科学有重大突破的关键。
DNA是生物大分子，不能用光学显微镜来观察。科学家请X射线来帮忙。X射线的波长很短，和晶体内部各原子（或分子）间的距离相近。当一束射线通过晶体时便发生衍射，使射线强度在某些方向上加强，在另一些方向上减弱。分析这种衍射图样，就可确定晶体内部原子间的距离和排列。英国的物理学家克里克，决心把物理学原理应用于生物，他同由美赴英留学的华生一起携手合作，开展对于DNA的研究工作。一个偶然的机会，他们得到了一张清晰的DNA照片，从照片中央一个小小的十字架样的图案上，他们立刻洞察出了DNA—双螺旋结构的秘密。这是由于他们能博采众家之长，抓住核酸碱基配对的关键，别出心裁地想出了双螺旋的结构模型。
DNA的双螺旋结构，很象一个旋转楼梯，两侧扶手是由两条多核苷酸链上的糖和磷酸组成的。碱基在内侧，以氢键相联，好比阶梯。氢键的形成不是随意的，而是一个嘌呤对一个嘧啶，这叫“互补原则”。这意味着脱氧核糖核酸中的一条链的碱基顺序一经确定，那么另一条链的碱基顺序也就确定了。DNA的这种结构能保证父辈的密码象拷贝一样无误地传给子孙。于是，千百年来人们难以索解的遗传之谜被解开了。DNA结构模型为尔后发现的生物遗传密码，以及六十年代末用电子显微镜拍摄的放大730万倍的双螺旋结构照片所证实。
由于揭开了DNA双螺旋结构的秘密，在以分子角度解释生命现象方面获得了突破性进展。分子生物学成为二十世纪后半期最重要和发展最快的学科之一。人们有可能把一种生物的遗传基因移入另一种生物中，在分子水平上进行杂交，这就是遗传工程。这将使二十一世纪是分子生物学时代。