DNA pertama kali diisolasi (diekstrak dari sel) oleh dokter Swiss Friedrich Miescher pada tahun 1869, ketika dia bekerja pada bakteri dari nanah dalam perban bedah. Molekul itu ditemukan di dalam inti sel sehingga dia menyebutnya nuklein.
Pada tahun 1928, Frederick Griffith menemukan bahwa sifat-sifat bentuk "halus" dari Pneumococcus dapat ditransfer ke bentuk "kasar" dari bakteri yang sama dengan mencampurkan bakteri "halus" yang telah dibunuh dengan bentuk "kasar" yang hidup. Sistem ini memberikan saran pertama yang jelas bahwa DNA membawa informasi genetik.
Eksperimen Avery-MacLeod-McCarty mengidentifikasi DNA sebagai prinsip transformasi pada tahun 1943.
Peran DNA dalam hereditas dikonfirmasi pada tahun 1952, ketika Alfred Hershey dan Martha Chase dalam eksperimen Hershey-Chase menunjukkan bahwa DNA adalah materi genetik dari bakteriofag T2.
Pada tahun 1950-an, Erwin Chargaff menemukan bahwa jumlah timin (T) yang ada dalam molekul DNA hampir sama dengan jumlah adenin (A) yang ada. Dia menemukan bahwa hal yang sama berlaku untuk guanin (G) dan sitosin (C). Aturan Chargaff merangkum temuan ini.
Pada tahun 1953, James D. Watson dan Francis Crick menyarankan apa yang sekarang diterima sebagai model double-helix pertama yang benar dari struktur DNA dalam jurnal Nature. Model molekul double-helix DNA mereka kemudian didasarkan pada gambar difraksi sinar-X tunggal "Foto 51", yang diambil oleh Rosalind Franklin dan Raymond Gosling pada bulan Mei 1952.
Bukti eksperimental yang mendukung model Watson dan Crick diterbitkan dalam serangkaian lima artikel dalam edisi Nature yang sama. Dari jumlah tersebut, makalah Franklin dan Gosling adalah publikasi pertama dari data difraksi sinar-X mereka sendiri dan metode analisis asli yang sebagian mendukung model Watson dan Crick; edisi ini juga berisi artikel tentang struktur DNA oleh Maurice Wilkins dan dua rekannya, yang analisis dan pola sinar-X B-DNA in vivo juga mendukung keberadaan in vivo dari konfigurasi DNA heliks ganda seperti yang diusulkan oleh Crick dan Watson untuk model molekul heliks ganda DNA mereka di dua halaman Nature sebelumnya. Pada tahun 1962, setelah kematian Franklin, Watson, Crick, dan Wilkins bersama-sama menerima Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran. Hadiah Nobel hanya diberikan kepada penerima yang masih hidup pada saat itu. Perdebatan terus berlanjut tentang siapa yang harus menerima penghargaan atas penemuan ini.
Pada tahun 1957, Crick menjelaskan hubungan antara DNA, RNA, dan protein, dalam dogma sentral biologi molekuler.
Bagaimana DNA disalin (mekanisme replikasi) muncul pada tahun 1958 melalui eksperimen Meselson-Stahl. Lebih banyak pekerjaan oleh Crick dan rekan kerjanya menunjukkan bahwa kode genetik didasarkan pada kembar tiga basa yang tidak tumpang tindih, yang disebut kodon. Temuan-temuan ini mewakili kelahiran biologi molekuler.
Bagaimana Watson dan Crick mendapatkan hasil Franklin telah banyak diperdebatkan. Crick, Watson, dan Maurice Wilkins dianugerahi Hadiah Nobel pada tahun 1962 untuk karya mereka tentang DNA - Rosalind Franklin telah meninggal pada tahun 1958.
