Chargaff eseguì importanti ricerche sul metabolismo dei grassi e sul chimismo degli acidi nucleici, in particolare sul DNA. Ricorrendo alla tecnica di cromatografia su carta riuscì a separare la molecola del DNA nelle sue basi costituenti e a determinare la loro percentuale di abbondanza relativa. I suoi studi costituirono un passo decisivo verso la conoscenza della struttura del DNA, evidenziata poi in seguito da Watson e Click. I dati di Chargaff sulla composizione in basi del DNA indicarono che:
il rapporto tra A + T e G + C è di 1a1
le coppie A-T e C-G sono sempre presenti in uguale percentuale
la quantità di adenina è sempre uguale a quella della citosina
la somma di A + T è uguale alla somma di C + T
la quantità di purine è sempre uguale a quella di pirimidine