teraz, będąc w stanie zsyntetyzować wszystkie pięć nukleotydów (kolega z Washington University znalazł enzym, który stworzył nukleotyd tyminowy), Kornberg poczuł się gotowy do poszukiwania enzymów, które łączą nukleotydy w RNA lub DNA. Przez krótki czas grupa badawcza pracowała nad obydwoma kwasami nukleinowymi, ale w 1955 roku Laboratorium Severo Ochoa ogłosiło odkrycie enzymu, który zsyntetyzował RNA (choć okazało się, że jest to tylko łańcuch podobny do RNA).; Następnie Kornberg skoncentrował wszystkie wysiłki na syntezie DNA. Aby znaleźć kluczowy enzym w łamanych ekstraktach komórkowych bakterii E. coli, dodał ATP, plus odpowiednie nukleotydy, oznaczone izotopami radioaktywnymi, aby prześledzić ich włączenie do łańcucha kwasu nukleinowego, a następnie dodał DNA jako starter dla łańcucha. Osiągnięcie wiarygodnego śladu syntezy z radioaktywną tymidyną zajęło wiele miesięcy, dzięki czemu można było prześledzić aktywność enzymu, ale udało się to osiągnąć w 1956 roku. Następnie Kornberg musiał wyizolować i oczyścić enzym składający DNA, który nazwał polimerazą DNA, z ekstraktu z komórek bakterii, oddzielając go od wszystkich innych białek (w tym wielu enzymów, które zakłócają syntezę) przy użyciu szerokiej gamy procedur. W ciągu roku Kornberg był w stanie zsyntetyzować DNA z różnych źródeł za pomocą tej polimerazy. Dwie prace opisujące tę pracę zostały przesłane do Journal of Biological Chemistry w październiku 1957 roku. Sędziowie JBC odrzucili jednak artykuły; niektórzy sprzeciwiali się nazywaniu produktu „DNA”, preferując technicznie dokładne, ale kłopotliwe określenie „polideoksyrybonukleotyd.”Podkreślono, że produkt musi wykazywać aktywność genetyczną, aby zakwalifikować się jako DNA (kryterium spełnione przez bardzo niewielu badaczy w tym momencie). Zdegustowany, Kornberg początkowo wycofał się z prac, ale zostały one opublikowane w maju 1958 roku, po objęciu stanowiska przez nowego redaktora.
