nyní je schopen syntetizovat všech pět nukleotidů (kolega na Washingtonské univerzitě našel enzym, který vytvořil thyminový nukleotid), Kornberg se cítil připraven hledat enzymy, které sestavují nukleotidy do RNA nebo DNA. Na krátkou dobu výzkumná skupina pracovala na obou nukleových kyselinách, ale v roce 1955 laboratoř Severo Ochoa oznámila objev enzymu, který syntetizoval RNA(i když se ukázalo, že se jedná pouze o řetězec podobný RNA); Kornberg pak soustředil veškeré úsilí na syntézu DNA. K nalezení klíčového enzymu v rozbitých buněčných extraktech z bakterií E. coli přidal ATP plus příslušné nukleotidy označené radioaktivními izotopy, které sledují jejich začlenění do řetězce nukleových kyselin, a poté přidal DNA jako primer pro řetězec. Trvalo mnoho měsíců, než bylo dosaženo spolehlivé stopy syntézy radioaktivním thymidinem, aby bylo možné vysledovat aktivitu enzymu, ale to bylo dosaženo v roce 1956. Dále Kornberg musel izolovat a vyčistit enzym sestavující DNA, který pojmenoval DNA polymerázu, z extraktu bakteriálních buněk a oddělit ji od všech ostatních proteinů(včetně mnoha enzymů, které interferují se syntézou) pomocí široké škály postupů. Během jednoho roku byl Kornberg schopen syntetizovat DNA z různých zdrojů s touto polymerázou. Dva dokumenty popisující tuto práci byly předloženy do Journal of Biological Chemistry v říjnu 1957. Rozhodčí JBC však články odmítli; někteří namítali, že produkt nazývají „DNA“, upřednostňovat technicky přesný, ale těžkopádný termín, “ polydeoxyribonukleotid.“.“Jeden trval na tom, že musí být prokázáno, že produkt má genetickou aktivitu, aby se kvalifikoval jako DNA (kritérium, které v té době splnilo jen velmi málo vědců). Znechucený, Kornberg zpočátku stáhl noviny, ale byly publikovány v květnu 1958 vydání JBC, poté, co na jeho místo nastoupil nový editor.
