1944年，艾弗里（O.Avery）第一次证明了DNA是遗传物质，同时证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。开创了基因工程的先导。
1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（F.Crick）建立了DNA双螺旋结构模型，标志了生物学进入了分子生物学阶段，随后提出了遗传物质自我复制的假说；1957年克里克提出中心法则。
1958年，梅塞尔松（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl）用同位素 N标记法和CsCI密度梯度离心法（离心后有中带、重带、轻带之分）的实验证明DNA的半保留复制。随后确立中心法则，阐明了遗传信息流动的方向。
1963年，尼伦伯格（M.W.Nienberg）和马太（H.Matthaei）破译编码氨基酸的遗传密码。1966年，霍拉纳（H.G.Khorana）用实验证实了尼伦伯格提出的遗传密码的存在。使人们认识到，自然界中从微生物到人类共用一套遗传密码，为基因的分离和合成等提供了理论依据。
