用X射線照射DNA分子,觀察射線在照相膠片上產生的點(衍射圖樣),計算點的彌散角等。(每個點的分散角代表DNA分子的壹個原子或幾個原子團的位置)推斷分子排列。最關鍵的51號圖是下圖,拍攝於1952年5月。
照片中央的X射線反射(使x光片變黑)的圖像交叉,表示它是螺旋形的,上下最暗的部分表示嘌呤堿基和嘧啶堿基垂直於螺旋軸,每隔3.4埃有規律地出現壹對。對A型DNA和B型DNA拍攝了許多X射線衍射圖,它們是絲狀的(鏈狀的),可以獲得34埃的數據。富蘭克林還發現翻轉180度後看起來也壹樣。收到這些信息後,沃森和克裏克意識到這兩條鏈是相反的。在獲取圖紙51時,也獲取了壹些數據。1953年2月24日,富蘭克林通過計算分析得出雙螺旋的結論,而沃森和克裏克則試圖將這些數據與雙螺旋模型進行匹配。當時《自然》雜誌同時發表了三篇論文,另外兩篇是威爾金斯的和富蘭克林、倫道夫的。解釋DNA晶體的X射線衍射圖案需要復雜的數學計算。