Watson, vpisanih v podiplomske šole na Indiana University v Bloomington na štipendijo. Medtem ko je pri Indiani. Watson opravili doktorsko disertacijo pod nadzorom italijanščina bacteriologist Salvador Edward Luria. Raziskava Watson je bila osredotočena na vpliv rentgenskih žarkov na množenje fag, ali bakterijski virus. Poleti leta 1948, Watson in Luria odpotoval v Cold Spring Harbor Laboratory. To je bil prvi obisk Watson v objektu in je bil tam, da bi tritedenski tečaj, poučeval Max Delbrück, nemški biolog, ki je objavljena mejnik dokument o fagnih genetike. Watson doktoriral stopnja v letu 1950, nato pa leto dni preživel raziskovanje biokemija DNK na Univerzi v Kopenhagnu na Nacionalni raziskovalni svet podoktorski štipendije.
V spomladi 1951, Watson udeležil znanstvene konference v Neaplju v Italiji. Bilo je v tem simpoziju, Maurice Wilkins, A genetika raziskovalec iz College laboratorija King v Londonu, je govoril o svojem X-ray delo na DNK in pokazal fotografijo, je bil sprejet s tehniko. Pogovor je imel velik vpliv na Watson in sprožilo njegovo zanimanje za predmet. Kmalu po tem, Watson slišali Linus Carl Pauling 's modeli kažejo delno strukturo proteinov. Navdih za opravljanje tega področja dela, Watson urejen pomagati John Cowdery Kendrew na Cavendish Laboratory v Cambridgeu, Anglija, za preučevanje strukture proteinov.
V jeseni leta 1951, Watson je prišel v Cambridge v okviru dotacije od Nacionalne fundacije infantilnih paralizo. V prizadevanju, da bi prihranili denar, je živel v sobi v Kendrew hiši. Watson kmalu izvedela, da je manjkalo zanimanje beljakovin in da je želel študirati DNK. Kmalu po prihodu v laboratoriju, je srečal Francis Crick in dva hitro odkrili obojestranski interes za preiskovanje DNK. Takrat je bil Crick 35-year-old podiplomski študent, eksperimentirati z beljakovinami. Oba sta Watson in Crick se odločili, da je najboljši način za raziskovanje strukture DNK slediti isto metodo Pauling je bila uporabljena za konstruiranje njegove beljakovin modele. Namesto z uporabo obsežne matematično sk