Trabalhar com Francis Crick. Após ouvir Maurice Wilkins do King’s College, Londontalk sobre a utilização da cristalografia de raios X para fotografar o ADN, Watson conseguiu assegurar um lugar no laboratório Cavendish da Universidade de Cambridge, onde a mesma técnica foi utilizada. Já havia um estudante de pós-graduação chamado Francis Crick. Eram um par improvável, mas dentro de 30 minutos após o encontro começaram um diálogo sobre a estrutura do ADN que continuaria dentro e fora durante os próximos dois anos.
Watson deveria estar a trabalhar na estrutura do vírus, e Crick na estrutura das proteínas, mas o ADN foi chamado. Inspirados pela criação de modelos de Linus Pauling, Watson e Crick fizeram um modelo de estrutura de ADN utilizando dados de cristalografia de raios X da faculdade de King e conhecimentos de outros investigadores. Após uma tentativa falhada, eles desenvolveram o agora famoso modelo da dupla hélice. A dupla hélice não foi imediatamente abraçada pela comunidade científica, mas com o tempo tornou-se claro que tinham razão, e em 1962 foram agraciados com o Prémio Nobel.