Od poznih 1930-ih, dokler Sredi 1940-ih, Todd raziskovali nukleotidov in nukleozidov, spojin, od katerih so zgrajene nukleinske kisline kislino (DNK) in ribonukleinska kislina (RNK). Te nukleinske kisline so kompleksne molekule najdemo v vseh živih celic. DNK najdemo v glavnem v jedru celice, in RNA lahko najdemo po vsej celici. DNA je dedni material organizma. Kratki deli DNA imenujemo genov določitev lastnosti nekega organizma.
Todd je odkril, da so nukleotidi nastala z molekulami sladkorja in fosfatnih skupin, ki se pritrjeni na štirih znanih kemijskih osnov DNK-adenin, gvanin, timin in citozin. Delo Todd na tem področju pripravila pot za model DNK oblikovala ameriški biolog James Dewey Watson in britanski biolog Francis Crick HC. Watson in Crick oblikovala model molekularne strukture DNA 1953. Predlagali so, da je DNA molekula sestoji iz dveh verig polinukleotidov razporejenih v dvojni vijačnici (spiralno). Polinukletidi verige fosfatov in sladkorjev tvorijo stranice lestve. Ustrezne baze, imenovane baznih parov, so klini, ki držijo verige skupaj. Oba verige držijo skupaj s šibkimi kemične vezi med posameznimi parov baz. Na primer, adeninska baza na eni polinukleotidno verige vedno vežejo timin baze na drugi verigi. Podobno, gvanin na eno verigo vedno vežejo citozin na drugi verigi. Molekula DNA izgleda kot zavite vrvi lestve.
RNA je podobno strukturo DNK. Kot DNA, RNA sestoji iz dolgih verig nukleotidnih enot. Vendar pa je sladkor v RNA je riboza, namesto deoksiriboze, in baze so adenin, gvanin, citozin, in uracil namesto timina. RNK ima pomembno vlogo pri tvorbi proteinov.
Todd sintetiziramo tudi tri pomembne spojine-adenozin trifosfat, flavinadenindinukleotid in uridin trifosfat-med 1949 in 1954. adenozin trifosfat (ATP) spojina adenozina in tri fosfatne skupine. Odstranjevanje fosfatov izpustov velike količine energije, ki se uporabljajo za biološke reakcije, na primer, v krčenje mišic in presnovo sladkorjev.
flavinadenindinukleotid (FAD) igra pomembno vlogo v strukturi molekul glukoze, pomemben korak v aerobnem metabolizmu. Uridin trifosfat (UTP) je nukleotid, ki igra vlogo v RNA in pri presnovi sladkorjev.
Todd je drugo delo vključene raziskujejo strukturo teh snovi, kot so vitamini
