Wilkinsas buvo geriausiai žinomas už savo darbą, po kurio buvo dvigubo spiralės modelį DNR atradimą, medžiagos, kuris perkelia genetinę informaciją iš vieno kartos į kitą. Dirbdamas Karališkojo koledžo Londone, Wilkinsas studijavo DNR naudojant rentgeno kristalografija. Jis jau pradėjo šį tyrimų liniją, kai fizikas Rosalind Franklin prisijungė prie mokslininkų komandą 1951 metais Tuo pačiu metu, Watson ir Crick, du mokslininkai, dirbantys su Cavendish laboratorijos Kembridžo universitete, tyrė DNR struktūrą. Naudojant duomenis iš X ray priimtą Franklin, Watson ir Crick galėjome nustatyti DNR molekulės struktūrą ir sukurti jo modelį.
išvada turėjo milžinišką ir tiesioginį poveikį mokslinėje bendruomenėje. Tai paskatino pažangą, daugelyje sričių, ypač genetinės inžinerijos srityje. 1962, trys mokslininkai buvo apdovanoti už jų pastangas su Nobelio premijos. Tačiau nesutarimai supa atradimą, nes kai kurie ekspertai mano, kad Franklinas, kuris mirė 1958 metais, nesulaukė pakankamai kreditą už savo indėlį. Franklin darbas didžia dalimi paneigia ankstesnę teoriją apie fosfatinių grupių pažangių Linus Carl Pauling. Be to, jo tyrimo DNR, Wilkinsas naudojamas rentgeno technikas mokytis ribonukleininę rūgštį (RNR), molekulė, kuri yra susijusi su chemijos sintezės gyvų ląstelių.
Be to, į Nobelio, Wilkins, Watson ir Crick gavo Albert Lasker apdovanojimą amerikiečių visuomenės sveikatos asociacija 1960. Wilkinsas tapo Karališkosios draugijos bendradarbis 1959 Jis buvo garbės užsienio narys American Society of Biologinių chemikų ir American Academy of Arts and Sciences , Jis mirė spalio 5, 2004, Londone, Anglijoje.