1953 жылы Д. Уотсон және Ф. Крик ДНҚ-ның молекулалық моделін құрастырды.
Моделді анализдеу нәтижесінде қос спиральды тарқату нәтижесінде түзілген екі әрбір полинуклеотидтік тізбекке комплементарлы жаңа тізбек түзілу нәтижесінде бастапқы ДНҚ-дан айнымайтын екі ДНҚ молекуласы түзіле алатындығы мәлім болды.5-жылдан кейін М. Мезельсон мен Ф. Сталь эксперимент жүзінде бұл механизмді дәлелдеді. Ал біршама ертерек (1956) А. Корнберг ДНК-полимераза ферментін ашты.Бұл фермент ажыраған ДНҚ тізбектерінде матрицадағыдай оларға комплементарлы жаңа тізбектер синтездейді , ДНК-ның генетикалық ролінің ашылуы екінші бір үлкен іргелі мәселе –нуклеотидтің мәтін белоктардың құрылымдық бірлігі амин қышқылдары тіліне аударылу ,яғни генетикалық кодтің тілін шешу мәселесін алға қойды Ең алғаш бұл мәселенің мәнін 1950 жылдары Г. Гамов қоя білді ,ол генетикалық код үш әріпті және жаба алмайтын болуы тиіс деп көрегендік жасады Экспериментальды түрде генетикалық кодтың жалпы қасиеттерін Ф. Криком, С. Бреннер әріптестерімен 1950 жылдар аяғында 1960жылдар басында анықтады. Бұл кезде жалпылама түрде РНК-лардың қызметтері мен құрылымдық ұйымдасуының принциптері анықталып,рибосомалар мен РНК.-лар: рибосомалық РНК (рРНК), транспортық РНК (тРНК) және де ,ақырында, информациалық (немесе «мессенджер», мРНК) ашылған болатын.Сонымен бірге бұл барлық РНК-лар генетикалық ақпараттың ДНК-дан белоктарға өткендегі аралық звено болып табылатындығы белгілі болды.Полипептид тізбектерінің биосинтезірибосомаларда жүріп, ДНК-дан мРНК түрінде көшірілген генетикалық ақпарат тРНК көмегімен трансляцияланатыны белгілі болды.
1959—1961 жылдары. П. Доти, А. С. Спирин әріптестерімен барлық клеткалық РНК-лардың екінші реттік құрылымы болатын қысқа учаскелермен кезектесіп отыратын бірінші реттік құрылымды түзілімдер екендігін анықтады. Кейінірек Дж. Уотсон, А. С. Спирин және М. Номура лабораторияларындарибосомалардың құрылымдық ұйымдастырылу принципциптері анықталды.
1960 жылы бірден бірнеше лабораторияларда ДНК-матрицада РНК синтезін жүргізетін РНК-полимераза ферменті ашылды. Сөйтіп 1950 жылдардың ортасында айтылған Ф. Криктің ДНКдан белокқа генетикалық ақпараттың РНК арқылы берілетіндігі туралы идеясы (ДНК — РНК — белок) толығымен дәлелденді
1961 —1966 жылдары М. Ниренберг, С. Очоа және Г. Корана лабораторияларының біріктіре күш салуымен аминқышқылдық генетикалық код толығымен шешілді.
Транскрипция мен трансляция жүйелерінің негізгі компоненттерінің ашылуы осы процестердің реттелу механизмдерін зерттеуде маңызды стимул болды. 1961 жылы. Ф. Жакоб пен Ж. Моно белок синтезінің транскрипция деңгейінде реттеуші белоктар арқылы реттелуінің схемасын ұсынды, ал 1966 г. У. Гилберт пен Б. Мюллер-Хилл тұңғыш рет осындай белокты бөліп алды Сонымен қатар РНК-полимеразаның өзі гендік белсенділіктің реттеушісі екендігі анықталды (Р. Б. Хесин, 1962—1966). Бұл жұмыстар генетикалық элементтердің негізгі реттеушілері транскрипция промоторлары мен терминаторлары болатындығын дәлелдеді.
1960-шы жылдардың ортасында РНК-ның нуклеотидтік кезектілігін анықтау жұмыстары басталды.Бірінші болып т РНК-ның бірінші реттік құрылымы анықталды. (Р. Холли және әріптестері., 1965; А. А. Баев және әріптестері., 1967). Нуклеин қышқылдарының фрагменттерін фракциалау, бірінші кезекте гель-электрофорез (Ф. Сэнгер және әріптестері.) техникасының дамуы 1970- ші жылдардың ортасында жоғары молекулалы РНК-лардың бірінші реттік құрылымын анықтауға кірісуге мүмкіндік берді. 1976—1978 жылдары ДНК мен РНК-ны секвенирлеудің өте жылдам және эффективті әдістері ашылып (А. Максам и У. Гилберт, Ф. Сэнгер және әріптестері.), бұл әдістерді қолдану қысқа уақыт ішінде гендердің ,реттеуші элементтердің, вирустық және рибосомалық РНК т.б. бірінші реттік құрылымы жөнінде орасан мол ақпаратты алуға мүмкіндік берді.
Осы жылдары молекулалық биологияның орталық догмасы қалыптасты,яғни генетикалық ақпарат ДНК — РНК — белок бағытында жүзеге асады ,маңызды матрицалық процестер негізінен үш процесс репликация,транскрипция және трансляция болып табылады деген ғылыми көзқарас қалыптасты.
1973 жылы бір мезгілдеА. Рич пен А. Клут лабораторияларында рентгенқұрылымдық анализ әдісін қолдану арқасында тРНК-ның кеңістіктік құрылымы ашылды. Осы жылдары эукариоттық хромосомалардың негізгі структуралық элементі— нуклеосома — ашылып оны зерттеу әдістері жасақталды.
1970 жылы. Г. Темин мен Д. Балтимор онкогенді вирустарда РНК-ға тәуелдіДНК-полимераза ферментін ашып , принципті түрде генетикалық ақпараттың РНК-дан ДНК-ға бағытталу мүмкіндігін көрсетті.Бұл молекулалық биологияның орталық догмасының канондарын бұзды.
Кейінгі жылдардағы молекулалық биологияның дамуына генетикалық инженерияның пайда болуы, (1972—1973 жж.; П. Берг, П. Лобан, С. Коэн және Г. Бойер) және де рекомбинанты ДНК- технологиясының дамуы , яғни химиялық әдістермен араласа ДНК-ның үлкен фрагменттерін синтездеу жетістіктері жатады.Нәтижесінде жеке гендерді, реттеуші генетикалық элементтерді зерттеуге мүмкіндік туып, нуклеин қышқылдарының биосинтезі және алмасу ферменттерін зерттеуге стимулдер пайда болды.Осының арқасында 1977 жылы геннің мозаикалық (экзон-интрондық ) құрылымы сплайсинг құбылысы және РНК-ның ферментативті белсенділігі болатыны ген экспрессиясының белсенділігін күшейткіштер («энхансерлер») реттеуші белоктар , онкогендер менонкобелоктар, мобильді генетикалық элементтер ашылды. Табиғатта болмайтын белоктарды алуға мүмкіндік беретін белоктық инженерия дүниеге келді. Молекулалық биология биотехнологияның, медицинаның ауыл шаруашылығының дамуына сүбелі үлес қоса бастады.
ХХІ ғасырда молекулалық биологияның дамуы жаңа серпін алуда. Қазіргі уақытта әлемнің жетекші лабораториялапында клеткадағы зиянды гендерді залалсыздандыратын,нақты клеткалық нысанаға әсер ететін молекулалық роботтар жасалуда.” Адам геномы “ бағдарламасы бойынша адамнаң геномындағы барлыұ гендердің карталары жасалу үстінде.