在科塞尔涉足核酸以前，霍佩赛勒也亲自研究过，但没有得出理想的结果。1879年科塞尔转也入核素的领域，开始了对此物质的研究。
核蛋白（“核酸”）和别的蛋白质非常相似，但它们的天然物却不同。当核酸分解时，科塞尔发现三种不同的嘧啶：胸腺嘧啶（这是他第一个离析出来的）、胞嘧啶和尿嘧啶。接着科塞尔在继续研究精子细胞中的蛋白质时，发现其中含有丰富的组氨酸（一种氨基酸）。这时他突然意识到核蛋白原来比普通蛋白质简单得多。时隔不久，一种十分精细的普通蛋白质的结构理论产生了。这一理论看似普通，但在研究细胞的化学特性及化学组成方面是奠基之作，也是细胞化学建立的开端。
科塞尔没有意识到核酸研究的全部重要意义，但科学界对他的理论特别重视。1895年他被委任为马尔堡大学生理学教授。六年后，科塞尔在海德堡大学接替屈内任生理学教授。1910年，因对蛋白质和核酸的研究赢得诺贝尔生理学和医学奖的荣樱
20世纪初，由于科塞尔取得的成就，使得德国的生理学和医学飞速发展，从而居于世界领先水平。他的作品《医学化学课程教科书》、《生物化学之难题》、《化学和生理学之关系》等被翻译成多国文字，流传世界各地。
这位细胞化学的奠基人在荣誉面前没有放慢脚步，甚至退休之后，他仍兢兢业业地工作，直至1927年7月5日逝世。在他去世后，细胞化学开始蓬勃发展起来，并在医学和生物学上逐渐显示出了巨大的作用。
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