1953年，沃森和克里克依据X射线在DNA分子中获得的衍射图像，以及查可夫于1951年提出的“碱基互补配对规则”，建立了DNA分子双螺旋结构模型。双螺旋的两条扁带表示糖和磷酸骨架；连接两个骨架的平行短线，代表碱基对，通过这些碱基对，把两条长链联系在一起。
一条链上的碱基与另一条链上的碱基，通过氢键连接在一起，这两个链条围绕着一个共同的纤维轴，按照右手螺旋的方向旋转。这样缠绕的结果，使两个链条相互盘绕成一个双螺旋状的稳定结构，样子好像一个螺旋状的旋梯。
科学家们利用DNA分子这种双螺旋结构模型，就能够很好地解释遗传现象中的自我复制的问题了。如果知道了一条链中的碱基排列顺序，人们就可以按照严格的碱基配对法则，准确地找出另一条链的碱基排列次序，因为它们是互补的。
假如连接两条链的氢键一旦断开，那么，分开以后的两条链又会依照互补性规则，各自建立起一条新的互补链。这样原来的一对链条，通过自我复制后，就变成了两对链条。
另外，科学家们进一步研究还发现，DNA分子双螺旋结构中，这种严格的碱基排列次序，实际上是携带遗传信息的密码。在一个比较长的分子中，通过交换不同的碱基，可以组成多种不同的排列顺序，而碱基不同的排列顺序，则表现出不同的遗传信息。由此可见，碱基的排列顺序与遗传现象有着密切的关系。
正是这些遗传信息，决定着氨基酸的排列次序，进而决定着蛋白质的化学结构和生物学功能。科学家们还发现，三个碱基可以决定一种氨基酸；三个碱基组成一个三联体，每个三联体称为遗传的密码子；不同的三联体，表示不同的密码子。
如今，科学家们通过大量的实验已经证明，尽管地球上存在着差异巨大的各种各样的生命，但是所有生物体的DNA分子，它们的四种碱基和20种氨基酸却都是相同的。由此人们可以推断：整个生物圈存在着同样的遗传密码。倘若事实果真如此，那么，人类关于遗传密码的研究和破译工程，将被视为自达尔文时代以来，在生物学领域中最令人瞩目的重大事件。在人类发展的史册上，人体密码的破译工程是最重要的科研工程之一，堪称20世纪最伟大的发现，这其中的功劳很大程度上得益于X射线对DNA分子“锐利的洞察力”。
