După 1949 Crick studia structura proteinelor folosind tehnici de difracție cu raze X de la Laboratorul Cavendish din Cambridge. El a fost încă determinată pentru a descoperi misterele codul genetic. La acea vreme, mulți oameni de știință au crezut că proteinele cheia pentru intelegerea baza chimică a geneticii. A fost general acceptat că aproape fiecare celula are un set complet de instrucțiuni situate în genele sale, care determină modul în care crește de celule, metabolizeaza, și funcții. De asemenea, sa cunoscut faptul că aceste gene sunt localizate pe cromozomii celulelor, care au fost cunoscute constau ambele proteine și ADN. Spre deosebire de majoritatea oamenilor de stiinta, cu toate acestea, Crick nu a fost convins că a avut loc proteinele cheia transmiterea de informatii genetice.
În 1951, James Dewey Watson, un biolog american, s-au alăturat Cavendish Laboratory. El și Crick a format rapid o strânsă relație de lucru și de prietenie. Oamenii de stiinta au descoperit ca au impartit convingerea că ADN-ul, nu de proteine, a fost factorul esențial în transmiterea informației genetice de la o generație la alta. Cei doi au fost convinși că acestea ar putea descoperi modul gene sunt transmise în cazul în care ar putea determina structura tridimensionala a ADN-ului. Multi oameni de stiinta împărtășit aceeași obiectiv. Deci, într-o cursă împotriva altora, Crick și Watson a construit un model al structurii moleculare a ADN-ului. Modelul, care încorporează toate caracteristicile cunoscute ale ADN-ului, și seamănă cu o scară răsucită, este numit modelul Watson-Crick. Modelul lor a fost confirmată de mulți alți cercetători de atunci și este general acceptat ca fiind corect.
Crick și Watson a sugerat că ADN-ul este format din un dublu helix constând din lanțuri paralele de zaharuri supleanți și grupări fosfat legate de perechi de baze organice. În plus, ei au dezvoltat o teorie cu privire la modul este replicat ADN. Crick și Watson a publicat munca lor cu privire la structura ADN-ului și sistemului de replicare în 1953.
Ca la orice descoperire științifică majoră, Crick și Watson a folos