Now able to synthesize all five nucleotide (eräs kollega Washingtonin yliopistossa oli löytänyt entsyymin, joka teki tymine nucleotide), Kornberg tunsi olevansa valmis etsimään entsyymejä, jotka kokoavat nukleotidit RNA: ksi tai DNA: ksi. Tutkimusryhmä työskenteli lyhyen aikaa molempien nukleiinihappojen parissa, mutta vuonna 1955 Severo Ochoan laboratorio ilmoitti löytäneensä entsyymin, joka syntetisoi RNA: ta (tosin se osoittautui vain RNA: ta muistuttavaksi ketjuksi); Tämän jälkeen Kornberg keskitti kaikki voimansa DNA-synteesiin. Löytääkseen ratkaisevan entsyymin E. coli-bakteerien rikkinäisistä soluuutteista hän lisäsi ATP: tä ja sopivia nukleotideja, joihin oli lisätty radioaktiivisia isotooppeja niiden liittymisen jäljittämiseksi nukleiinihappoketjuun, ja sitten DNA: ta ketjun pohjustukseksi. Radioaktiivisen tymidiinin synteesin luotettava jälki kesti useita kuukausia, jotta entsyymin aktiivisuus voitiin jäljittää, mutta tämä saatiin aikaan vuonna 1956. Seuraavaksi Kornbergin piti eristää ja puhdistaa DNA: ta kokoava entsyymi, jonka hän nimesi DNA-polymeraasiksi, bakteerisoluuutteesta erottaen se kaikista muista proteiineista (mukaan lukien monet synteesiä häiritsevät entsyymit) käyttäen monenlaisia menetelmiä. Vuoden sisällä Kornberg pystyi syntetisoimaan DNA: ta useista eri lähteistä tällä polymeraasilla. Kaksi papereita kuvataan tätä työtä toimitettiin Journal of Biological Chemistry lokakuussa 1957. JBC: n erotuomarit kuitenkin hylkäsivät pykälät; jotkut vastustivat tuotteen kutsumista ” DNA: ksi ”ja pitivät parempana teknisesti tarkkaa mutta hankalaa termiä ”polydeoksiribonukleotidi”.”Yksi vaati, että tuotteella on osoitettava olevan geneettistä aktiivisuutta, jotta se voidaan luokitella DNA: ksi (kriteeri, jonka hyvin harvat tutkijat tuolloin täyttivät). Tympääntyneenä Kornberg veti aluksi lehdet pois, mutta ne julkaistiin JBC: n toukokuun numerossa 1958 uuden päätoimittajan otettua paikkansa.
