Wilkins je bil najbolj znan po svojem delu, ki je privedla do odkritja model dvojne vijačnice DNK, snovi, ki prenaša genetsko informacijo iz ene generacije v generacijo. Med delom na Kings College v Londonu, Wilkins študiral DNK s pomočjo X-ray kristalografija. Imel je že začelo to linijo raziskav pri fizik Rosalind Franklin pridružil raziskovalni ekipi leta 1951. Istočasno, Watson in Crick, dva znanstvenika, ki delajo na Cavendish Laboratory na Univerzi v Cambridgeu, so preiskovalni strukturo DNK. Uporaba podatkov iz X ray, ki ga Franklin, Watson in Crick so mogli ugotoviti strukturo molekule DNK in zgraditi model njej.
Ugotovitev je imel ogromno in takojšen učinek na znanstveno skupnost. To je privedlo do napredek na številnih področjih, zlasti na področju genetskega inženiringa. Leta 1962 so bili trije znanstveniki nagrajeni za svoja prizadevanja z Nobelovo nagrado. Vendar polemike obdaja odkritje, saj nekateri strokovnjaki menijo, da je Franklin, ki je umrl leta 1958, ni dobil dovolj kredita za njen prispevek. Delo Franklin je v veliki meri ovrgli zgodnejši teorijo o fosfatnih skupin naprednih Linus Carl Pauling. Poleg svojega študija DNA, Wilkins uporabljajo rentgenske tehnike za študij ribonukleinska kislina (RNA), ki je molekula, ki je povezana s kemično sintezo v živi celici.
Poleg Nobelove nagrade, Wilkins, Watson in Crick prejel Lasker nagrado Albert Ameriškega združenja za javno zdravje v 1960. Wilkins postala člana angleške Kraljeve družbe v 1959. Bil je častni tuji član American Society of Biological kemikov in Ameriške akademije znanosti in umetnosti . Umrl je 5. oktobra 2004 v Londonu, Anglija. 
[1] [2]