基因早先被稱為「遺傳因子」，要知道它的確切來歷，還得要回到孟德爾的那篇論文中。那篇論文指出，生物體表現出來的高矮、胖瘦、大小、顏色等性狀只是人們能夠感覺到的表面現象，而這些現象的反覆出現一定有著某種內在的原因。孟德爾把這種決定性狀的內在原因稱為『』遺傳因子」，這是孟德爾學說的核心概念。孟德爾認為，由於有了遺傳作用，生物在進化過程中就不會是連續的變異，而是不連續的變異。這與達爾文的連續變異的進化思想是迥然不同的。
孟德爾還指出，生物體的每種性狀都是由兩個遺傳因子決定的，一種決定顯性，另一種決定隱性。生物體在形成生殖細胞時，原來成對的遺傳因子不能同時進入一個生殖細胞，每個生殖細胞中只有一對遺傳因子中的一個，由雌。雄生殖細胞的合二為一而恢復成對。在孟德爾的學說中，成對的遺傳因子在生物體形成生殖細胞時必然要分離被稱作遺傳學第一定律，即「分離定律」，而分離後的遺傳因子再次組合成一對的遺傳因子時，可以和原來並非是一對的遺傳因子自由搭配在一起，共同進入一個生殖細胞中——這種各對遺傳因子的獨立分離和遺傳因子的自由組合被稱為遺傳學第二定律，即「自由組合定律」。
孟德爾和他的學說在20世紀初掀起了一個宏大的科學熱潮，遺傳學迅速成為當時生物學家們的研究熱點，「遺傳」、「變異」、「遺傳因子」等詞語也成了頗為時髦的流行語。在實際研究工作中，「遺傳因子」是用得比較多的概念。1909年，丹麥植物學家和遺傳學家約翰遜提出，「遺傳因子」使用起來很不方便，而「基因」代替「遺傳因子」更能反映出事物的本質，說起來也朗朗上口。此後，人們便習慣於將決定和控制生物遺傳和變異內在的某種細微因子稱為「基因。」但是，基因究竟是什麼東西？當時誰也沒有親眼見到過。
那麼，基因在哪裡？究竟是什麼樣子呢？比較順理成章的推測是，基因必定孕育於細胞中，而且很可能就是染色體或在染色體上。1902年，美國哥倫比亞大學生物學研究生沃·薩頓發現，染色體顯然不是基因，但是染色體與基因有許多相似之處，比如在受精時來自父方的一個基因與來自母方的一個基因合在一起恢復成雙，而來自父方的一條染色體與來自母方的一條染色體也是合到一起，恢復成雙。這種比較研究的結果令薩頓極為振奮，因為他已經意識到，基因很可能就在染色體上。據此，薩頓提出了一個假說：染色體是基因的載體。令薩頓欣喜若狂的是，他的假說很快被各項實驗所證實。
1908年，美國哥倫比亞大學生物系的生物胚胎學家摩爾根開始沿著校友薩頓的思路在果蠅身上尋找基因。在摩爾根看來，果蠅是頗為理想的實驗材料，它的生活週期只有10－14天，易於飼養，而且染色體不多，只有4對。最終，果蠅幫了摩爾根大忙。多年以後，摩爾根和他的弟子們建立了相當系統的基因遺傳學說，揭示了基因是組成染色體的遺傳單位，它能控制遺傳性狀的發育，也是突變、重組、交換的基本單位。摩爾根本人也因此獲得了1933年度諾貝爾醫學和生理學獎。
在一群嗡嗡亂飛的果蠅身L，摩爾根發現，生物遺傳基因的確在生殖細胞的染色體上，而且基因在每條染色體內是呈直線排列的。染色體可以自由組合，但排在一條染色體上的基因是不能夠自由組合的。基因總是跟隨著染色體——這種特點被摩爾根稱為基因的「連鎖」，即染色體好比是鏈條，基因好比構成鏈條的鏈環，鏈環跟著鏈條跑。可是，這種由鏈環連接而成的鏈條偶爾也有丟掉一個鏈環再補上的情形。由於同源染色體的斷離與結合而產生了基因的「交換」。連鎖和交換定律是摩爾根發現的遺傳學第三定律，它揭示了一個奧秘：染色體好比是傳遞基因的接力棒，它永不停息地從上一代傳往下一代。
基因遺傳理論雖然確立了，但是基因究竟是不是一種物質實體在當時尚不清楚。摩爾根則傾向於基因「代表一個有機的化學實體」的看法，他在著名的《基因論》一書中寫道：「像物理和化學家設想的看不見的原子和電子一樣，遺傳學家也設想了看不見的要素——基因……它之所以穩定，是因為它代表著一個有機的化學實體。」摩爾根確信，等到生物化學發展到一定程度之後，基因的客觀存在性必定會得到證實。
但是，人們對於基因是否實際存在並非像摩爾根那樣充滿信心。事實上，基因學說一問世，不少人就認為，基因不過是以某種特定的形式排列在染色體上的位點，它並不實際存在。其後，遺傳學家普遍認為，要想揭示基因的秘密，必須通過更為精密的遺傳分析。另外一部分學者則耐心地等待著分子生物學時代的到來，他們認為，無論基因是否客觀存在，遺傳的研究進入分子層次總能夠發現一些意想不到的未解之謎。1910年，德國生物學家魏斯曼提出：「生物科學必須通過把物理學和化學結合起來的方法，並一直深入到分子原子這樣的單位上，才能解釋生命世界的種種現象。」事實證明，遺傳的微觀機制只有通過物理化學的方法才能揭示，魏斯曼的論斷吸引了一大批物理學家、化學家介入了遺傳領域，從而促發了分子生物學時代的早日來臨。
人類最終解開基因之謎則要歸功於一條帶血的繃帶。1868年，年輕的瑞主化學家米歇爾在一條滿是濃液的繃帶上找到了記錄遺傳信息的「無字天書」——核酸。說起來，核酸的發現極其偶然。那條為人類遺傳學作出了不朽貢獻的繃帶是米歇爾從外科診所的廢物箱中撿來的。濃血主要由白細胞和人體細胞組成，米歇爾用硫酸鈉稀溶液沖洗繃帶，使細胞保持完好並與膿液中的其它成分分開，得到了很多白血球細胞。然後，他又用酸溶解了包圍在白血球外的大部分物質而得到了細胞核，再用稀鹼處理細胞核，又得到了一種含磷量很高的本知物質。這種未知物質被興趣盎然的米歇爾定名為「核素」。不久，米歇爾的德國導師塞勒也從酵母菌中提取出了核素。1879年，塞勒的另一名弟子科塞爾開始系統地研究核素的結構。到了20世紀初，科塞爾和他的學生們已經把核素的所有組成成分一一一一一一糖、磷酸、膘吟鹼、嘴院鹼全部辨認出來。由於在細胞核中找到的那種含磷量很高的「核素」具有很強的酸性，因此，「核素」後來被「核酸」所取代，並為科學界廣泛採納。
按說，至此，基因物質已全部登場，基因的秘密也該真相大白了。但是，事實並非如此，科塞爾等人並不知道他們所發現的核酸究竟和基因有什麼關係，因此，摩爾根的預言尚未能夠得到證實。1909年，美國生物化學家歐文發現核酸中的碳水化合物是由5個碳原子組成的核糖分子；到了1930年，他又發現米歇爾在繃帶上所發現的「胸腺核酸」中的糖分子僅僅比塞勒從酵母菌中發現的「酵母核酸」中的糖分子少一個氧原子，因此把這種糖分子稱為「脫氧核糖」。此後，這兩種核酸分別被命名為「核糖核酸」（RNA）與「脫氧核糖核酸」（DNA）。1934年，歐文把以上兩種核酸分解為含有一個膘吟（或噴院）、一個糖分子和一個磷酸分子的許多片段，並把這種片段叫作「核甘酸」。歐文認為，核酸是由核甘酸連接而成，根據核甘酸中包含的源吟和陵牌的種類不同，核甘酸可分成4種。在DNA中，4種核甘酸是：
腺瞟吟（A）、鳥膘吟（G）、胞密啶（X）和胸腺密啶（X）核甘酸。在RNA中分為：腺膘吟（A）、鳥膘吟（G）、胞密啶（X）和尿密啶（X）核甘酸。
DNA一般只在細胞核中，而RNA除了細胞核，還分佈在細胞質中。後來，它們被證明為攜帶遺傳秘密的基因物質，這些基因物質內貯存了生命的所有密碼旦開啟基因一這個永恆的生命密碼箱，那麼，生命的全部奧秘都將盡顯無遺，而生命的歸宿也必將命中注定。這是一位名叫道金斯的美國科學家的觀點，他堅定不移地認為，生命在本質上應該被視作是基因的載體。生命照管自己的基因，並且通過某種特定的方式與同類的基因（通常是這樣）相混合，將它們傳遞給後代以延續種族。生命傳遞給每一個後代的便是由生命密碼組成的啟動程序，是基因的特定組合。事實上，當地球生命開始出現的時候，基因的傳遞便開始了，而且還要永遠傳遞下去，因此，每個生命只是一個暫時的基因載體。
果如道金斯所言，生命所經歷的實在是一場精緻的悲劇人生，而生命存在的價值——至說人類存在的價值——然只是攜帶著一個生命密碼箱在生命演進的大道上放足狂奔。
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