首先要介绍的是英国伦敦皇家学院的晶体衍射专家维尔金斯和年轻的女科学家弗兰克林。他们拍摄出来非常清晰的DNA分子的X射线衍射照片，为分析DNA结构提供了重要的依据和证据。
由于X射线的波长与晶体内原子或分子间的距离相近，当一束X射线照射晶体时，就会发生衍射。射线的强度在一些方向上加强，在一些方向上减弱。分析衍射图样，就可以确定晶体内部原子间的排列和距离。
克里克是毕业于伦敦大学的物理学家。他曾参加过用X射线研究血红蛋白的分子结构，在研究X射线衍射照片方面有很高的造诣。沃森是年轻有为的分子生物学家，他与克里克一见如故，共同研究DNA的分子结构。
当时沃森和克里克见到的DNAX射线衍射照片不是非常清楚，但是可以看出DNA分子很可能具有螺旋结构。他们用金属较合线建立了一个三链的模型，但很快就知道是错误的。
一次，沃森和克里克见到了维尔金斯和弗兰克林拍摄的、非常清晰的X射线衍射照片。他们从照片中央的那些小小的十字架样的图案上，敏锐地意识到DNA分子很可能是双链结构。他们立即投入模型的重建工作，以脱氧核糖和碱基间隔排列形成骨架——主链，让碱基两两相连夹于双螺旋之间。由于他们让相同的碱基两两配对，做出来的模型是扭曲的。此后，美国生物化学家查伽夫的研究成果给了沃森和克里克很大启发。查伽夫发现：(1)在他所分析的DNA样本中，A的数目总是和T的数目相等，C的数目总是和G的数目相等。即：(A+G)：(T+C)=1.(2)(A+T)：(C+G)的比值具有物种特异性。沃森和克里克吸收了美国生物化学家查伽夫的研究成果，经过深入的思考，终于建立了DNA的双螺旋结构模型。