Með 1949, Crick var að skoða uppbyggingu próteina með X-ray diffraction tækni á Cavendish Laboratory í Cambridge. Hann var enn staðráðinn í að afhjúpa leyndardóma erfðaefni kóða. Á þeim tíma, margir vísindamenn talið að prótein sem lykilinn að því að skilja efna grundvelli erfðafræði. Það var almennt viðurkennt að næstum sérhver klefi er nákvæmar leiðbeiningar staðsett í genum sínum, sem ákvarðar hvernig klefi vex, lifrin og aðgerðir. Það var einnig þekkt að þessi gen eru staðsett á litningunum frumna, sem voru þekktir að samanstanda af bæði prótein og DNA. Ólíkt flestum vísindamönnum, þó Crick var ekki sannfærður um að prótein haldið takkanum til liggur á erfðafræðilegum upplýsingum.
Árið 1951, James Dewey Watson, bandarískur líffræðingur, gekk Cavendish Laboratory. Hann og Crick myndast fljótt á nánu samstarfi og vináttu. Vísindamenn komist að þeir deila þeirri trú að DNA, ekki prótein, var afgerandi þáttur í framhjáhlaupi á erfðafræðilegum upplýsingum frá kyni til kyns. Tveir voru sannfærðir um að þeir gætu afhjúpa leið gen eru liðin á ef þeir gætu ákvarða þrívíða byggingu DNA. Margir vísindamenn deildi sama markmiði. Svo, í kapp við aðra, Crick og Watson byggt líkan af sameinda uppbyggingu DNA. Líkanið, innlimun öll þekkt eiginleika DNA, og líkist brenglaður stigann, er kallað Watson-Crick líkan. Fyrirmynd þeirra hefur verið staðfest af mörgum öðrum rannsakendum síðan þá og er almennt viðurkennt sem rétt.
Crick og Watson lagði til að DNA er byggt upp af tvöföldum spíral samanstendur af samhliða keðjur varamaður sykri og fosfats hópa tengd með pör lífrænna basa. Að auki, þróað þau kenningu um hvernig DNA er endurtaka. Crick og Watson birt verk sín um uppbyggingu DNA og afritunar áætlun 1953.
Eins og með öll helstu vísindalegum uppgötvun, Crick og Watson notað vinnu annarra vísindamanna sem grunn að sínum eigin. British biophysicist Maurice Wilkins og samstarfsmaður Rosalind Franklin hans hafði komið upp með X-ray diffraction gögn sem staðfesti undirstöðu líkan af DNA. Þannig Wilkins deildi Nóbelsverðlaun með Crick og Watson árið 1962. Að auki Watson og Crick nota nýsköpun Linus Carl Pauling er að byggja þrívíddar módel. Þetta hjálpaði þeim að sýna uppbyggingu DNA með lágmarks magn af tilrauna evidenc
Crick fæst einnig doktorsprófi árið 1953, með ritgerð um röntgengeislabognuninni af fjölpeptíð og prótein. Síðan hélt hann áfram að læra erfðafræðilega kóða og veirur og
