DNA zostało po raz pierwszy wyizolowane (pobrane z komórek) przez szwajcarskiego lekarza Friedricha Mieschera w 1869 r., kiedy to pracował nad bakteriami z ropnia w opatrunkach chirurgicznych. Cz±steczka ta została znaleziona w j±drze komórek i tak nazwał j± nuklein±.
W 1928 roku Frederick Griffith odkrył, że cechy "gładkiej" formy Pneumococcus można przenieść na "szorstką" formę tych samych bakterii poprzez zmieszanie zabitych bakterii "gładkich" z żywą formą "szorstką". System ten dostarczył pierwszej wyraźnej sugestii, że DNA przenosi informacje genetyczne.
Eksperyment Avery-MacLeod-McCarty zidentyfikował DNA jako zasadę transformacji w 1943 roku.
Rola DNA w dziedziczności została potwierdzona w 1952 roku, kiedy to Alfred Hershey i Martha Chase w eksperymencie Hershey-Chase'a wykazali, że DNA jest materiałem genetycznym bakteriofagów T2.
W latach 50. Erwin Chargaff odkrył, że ilość tyminy (T) obecnej w cząsteczce DNA była mniej więcej równa ilości adeniny (A) obecnej. Stwierdził, że to samo odnosi się do guaniny (G) i cytozyny (C). Zasady Chargaffa podsumowują to ustalenie.
W 1953 r. James D. Watson i Francis Crick zasugerowali w czasopiśmie Nature to, co obecnie zostało przyjęte jako pierwszy poprawny model podwójnej helisy struktury DNA. Ich dwuheliksowy, molekularny model DNA został następnie oparty na pojedynczym obrazie dyfrakcyjnym "Zdjęcie 51", wykonanym przez Rosalind Franklin i Raymonda Goslinga w maju 1952 roku.
Dowody eksperymentalne potwierdzające model Watsona i Cricka zostały opublikowane w serii pięciu artykułów w tym samym numerze Nature. Spośród nich, praca Franklina i Goslinga była pierwszą publikacją ich własnych danych dotyczących dyfrakcji promieni rentgenowskich i oryginalnej metody analizy, która częściowo wspierała model Watsona i Cricka; wydanie to zawierało również artykuł na temat struktury DNA autorstwa Maurice'a Wilkinsa i dwóch jego kolegów, których analiza oraz wzory promieni rentgenowskich in vivo B-DNA również wspierały obecność in vivo podwójnej spirali DNA, jak zaproponowali Crick i Watson dla ich modelu molekularnego DNA z podwójną helisą na dwóch poprzednich stronach Natury. W 1962 roku, po śmierci Franklina, Watson, Crick i Wilkins otrzymali wspólnie Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny. Nagrody Nobla przyznawano wówczas tylko żyjącym odbiorcom. Trwa dyskusja na temat tego, komu należy się uznanie za odkrycie.
W 1957 roku Crick wyjaśnił związek między DNA, RNA i białkami w centralnym dogmatie biologii molekularnej.
Sposób, w jaki kopiowano DNA (mechanizm replikacji), pojawił się w 1958 roku w wyniku eksperymentu Meselsona-Stahla. Dalsze prace Cricka i współpracowników wykazały, że kod genetyczny opierał się na nie nakładających się trojaczkach baz, zwanych kodonami. Wyniki te reprezentują narodziny biologii molekularnej.
O tym, jak Watson i Crick otrzymali wyniki Franklina, wiele się dyskutowało. Crick, Watson i Maurice Wilkins otrzymali w 1962 roku Nagrodę Nobla za pracę nad DNA - Rosalind Franklin zmarła w 1958 roku.
