Crick descobriu em 1953, com seu colega James Dewey Watson, a estrutura espacial do ácido desoxirribonucléico (ADN). O ADN, o mais importante transmissor da informação genética, consiste em duas cadeias de aminoácidos enlaçadas entre si numa dupla espiral. Através de sua separação e duplicação surge uma nova cadeia de ADN, idêntica à anterior. Por esta descoberta, Crick recebeu, juntamente com Watson e Maurice H. F. Wilkins, o Prêmio Nobel de Fisiologia e de Medicina em 1962. Crick defende a teoria de que a vida na Terra pode ter surgido graças à existência de bactérias transportadas por meteoritos cuja origem se situaria no exterior do nosso sistema solar.