1928年，弗雷德里克·格里菲斯从格里菲斯实验中发现，平滑型的肺炎球菌，能转变成为粗糙型的同种细菌，方法是将已死的平滑型与粗糙型活体混合在一起 。这种现象称为“转型” 。但造成此现象的因子，也就是DNA，是直到1943年，才由奥斯瓦尔德·埃弗里等人所辨识出来 。1953年，阿弗雷德·赫希与玛莎·蔡斯确认了DNA的遗传功能，他们在赫希蔡斯实验中发现，DNA是T2噬菌体的遗传物质 。
剑桥大学里一面纪念克里克与DNA结构的彩绘窗 。
到了1953年，当时在卡文迪许实验室的詹姆斯·沃森与佛朗西斯·克里克，依据伦敦国学院的罗莎琳·富兰克林所拍摄的X光衍射图及相关资料，提出了早的DNA结构模型，并发表于《自然》期刊 。五篇关于此模型的实验证据论文，也同时以同一主题发表于《自然》 。其中包括富兰克林与雷蒙·葛斯林的论文，此文所附带的X光衍射图，是沃森与克里克阐明DNA结构的关键证据 。此外莫里斯·威尔金斯团队也是同期论文的发表者之一 。富兰克林与葛斯林随后又提出了A型与B型DNA双螺旋结构之间的差异 。1962年，沃森、克里克以及威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖 。
克里克在1957年的一场演说中，提出了分子生物学的中心法则，预测了DNA、RNA以及蛋白质之间的关系，并阐述了“转接子假说”（即后来的tRNA） 。1958年，马修·梅瑟生与富兰克林·史达在梅瑟生史达实验中，确认了DNA的复制机制 。后来克里克团队的研究显示，遗传密码是由三个堿基以不重复的方式所组成，称为密码子 。这些密码子所构成的遗传密码，后是由哈尔·葛宾·科拉纳、罗伯特·W·霍利以及马歇尔·沃伦·尼伦伯格解出 。为了测出所有人类的DNA序列，人类基因组计划于1990年代展开 。到了2001年，多国合作的团队与私人企业塞雷拉基因组公司，分别将人类基因组序列草图发表于《自然》与《科学》两份期刊 。
3物理与化学性质
DNA片段结构动画，各种堿基水平排列于两条螺旋长链之间 。放大观看
两股DNA长链会以右旋方式相互缠绕成双螺旋结构，由于以磷酸联结而成的骨架位于外部，且两股之间会留下一些空隙，因此位于螺旋内部的堿基，即使从螺旋外侧依然可见（如右方动画） 。双螺旋的表面有两种凹槽（或称“沟”）：较大的宽22埃；较小的宽12埃 。由于各个堿基靠近大凹槽的一面较容易与外界接触，因此如转录因子等能够与特定序列结合的蛋白质与堿基接触时，通常是作用在靠近大凹槽的一面 。
DNA与组织蛋白（上图白色部分）的交互作用，这种蛋白质中的堿性氨基酸（左下蓝色），可与DNA上的酸性磷酸基团结合（右下红色） 。
结构蛋白可与DNA结合，是非专一性DNA蛋白质交互作用的常见例子 。染色体中的结构蛋白与DNA组合成复合物，使DNA组织成紧密结实的染色质构造 。对真核生物来说，染色质是由DNA与一种称为组织蛋白的小型堿性蛋白质所组合而成；而原核生物体内的此种结构，则掺杂了多种类型的蛋白质 。双股DNA可在组织蛋白的表面上附着并缠绕整整两圈，以形成一种称为核小体的盘状复合物 。组织蛋白里的堿性残基，与DNA上的酸性糖磷酸骨架之间可形成离子键，使两者发生非专一互作用，也使复合物中的堿基序列相互分离 。在堿性氨基酸残基上所发生的化学修饰有甲基化、磷酸化与乙酰化等，这些化学作用可使DNA与组织蛋白之间的作用强度发生变化，进而使DNA与转录因子接触的难易度改变，影响转录作用的速率 。其他位于染色体内的非专一性DNA结合蛋白，还包括一种能优先与DNA结合，并使其扭曲的高移动性群蛋白 。这类蛋白质可以改变核小体的排列方式，产生更复杂的染色质结构 。
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