1953年，沃森和克里克發表了經典論文，描述DNA的化學結構，而一些科學家對它的重要性提出了最初的質疑。兩人在論文中提出，DNA的復制原理仍有待確定。當時，美國生物化學家阿瑟·科恩伯格正在密蘇里州圣路易斯市的華盛頓大學微生物學系工作，他認可了這篇論文的重要意義。由此，他開始對機體合成核酸的過程產生了興趣，尤其是合成DNA。他在這些研究中使用的是相對簡單的大腸桿菌，1956年，他發現了裝配DNA基本單位的酶。這種酶被稱為DNA聚合酶Ⅰ，它以幾種不同的變體出現在所有的生物體中。科恩伯格在論文中描述了這些發現，他的論文起初不免遭拒，但之后于1957年被著名的《生物化學期刊》接受并發表。1959年，因為確定了“DNA的生物合成機制”，他成為諾貝爾獎的共同獲得者之一。
DNA聚合酶Ⅰ(pol Ⅰ)的發現對生物學研究有著非常重要的意義，因為它在生命過程中起著核心作用，令我們認識到DNA如何進行復制與修復。在細胞分裂之前，pol Ⅰ會復制細胞DNA的所有成分。接著，母細胞將其DNA副本傳遞給每一個子細胞，由此將遺傳信息代代相傳。科恩伯格發現pol Ⅰ能讀取完整的DNA鏈，并以之作為模板合成一條新鏈，后者與原DNA鏈完全相同——這個過程和復印機復制文件沒什么區別。
不過，復印機在復制文件時是機械性的，它并不在乎文件的內容，與此不同的是，DNA聚合酶7個子類中的某些成員能夠校對原始DNA模板，偵查、移除并改正錯誤，從而生產出一條無誤的新DNA鏈，這其中就包括DNA聚合酶Ⅰ。其他的DNA聚合酶只能復制不能修復，因此它們能夠保留基因組中的突變，或是令細胞死亡。