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幼年时的克里克便对科学问题充满好奇和疑问，这样的性格也使得他在之后的科学研究中充满探索精神。1937年，进入伦敦大学学习物理，并获得了物理学士学位，但之后二战的爆发使他被迫中断攻读博士的学习。
1947年，克里克进入剑桥大学的斯坦格威斯实验室参与研究工作。随后又加入剑桥大学卡文迪许实验室。克里克与沃森由于有着一致的研究兴趣，想要探寻基因的秘密。1952年，美国化学家鲍林发表了关于DNA三链模型的研究报告，这种模型被称为α螺旋。沃森发现了DNA的内部是一种螺旋形的结构，于是他立即产生了一种新概念：DNA不是三链结构而应该是双链结构。
1953年3月7日，克里克和沃森合作搭建了DNA模型。随后，两人合作发表了《核酸的分子结构--DNA的一种可能结构》论文。他们的论文被誉为是“生物学的一个标志，开创了新的时代”。
1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人因“发现核酸的分子结构及其对生物中信息传递的重要性”获得了诺贝尔生理学及医学奖。
1966年，当生物医学的基础轮廓已经被清楚地勾画出来之后，克里克将兴趣转向神经科学。1976年，他进入加州圣迭戈的索尔克生物研究所，开始从事对脑和意识的研究，开始了科学生涯的第二次领域大转换。
20世纪90年代中期，克里克在其科普著作《惊人的假说：灵魂的科学探索》中指出于意识的“惊人假说”，也就是指思想、意识完全可以用大脑中一些神经元的交互作用来解释。
也许克里克并不是最聪明的科学家，但他却拥有一名优秀科学家所具备的最重要的品质：敏锐的洞察力和坚忍不拔的毅力。科赫曾感叹道：“他临死前还在修改一篇论文;他至死犹是一名科学家。”