中学・高校の理科で学ぶとおり、タンパク質はアミノ酸がつながった分子で、核酸(DNAやRNA)は遺伝情報を担います。19世紀末、これらの化学構造はほとんど分かっていませんでした。コッセルは新しい化学分離法を開発し、核酸を構成する塩基を単離しました。彼はアデニン、シトシン、チミン、グアニン、ウラシルを純粋な結晶として取り出し、その元素組成を測定しました。この成果により、核酸が糖、リン酸、塩基からなることが示され、生物が情報を保存する仕組みを解明する土台が築かれました。また彼はヒストンという塩基性タンパク質を発見し、DNAがタンパク質と結合して染色体を形成していることを示唆しました。コッセルの研究は、生化学や分子生物学という学問分野を誕生させ、医学やバイオテクノロジーの発展に直接つながっています。今日の遺伝子診断やワクチン開発も、彼の基礎研究の延長線上にあると言えます。

コッセルは、細胞核に富む「核酸(nuclein)」と呼ばれる物質に注目し、1880年代から系統的に成分分析を行いました。彼は硫酸分解・加水分解後にリン酸を定量し、さらにバリウム塩や銀塩で沈殿分画する手法を用いて、各種塩基を分離しました。1891年までに、プリン塩基であるアデニンとグアニン、ピリミジン塩基であるシトシン、チミン、ウラシルをすべて単離し、組成式を決定しています。同時に、核酸中にリボースとデオキシリボースが存在することを推定し、後のDNA/RNAの区別の端緒を開きました。さらに彼は塩基性タンパク質群ヒストンを発見し、強い正電荷がDNAの陰電荷と静電相互作用してクロマチンが形成されるという概念を提示しました。こうした成果は、フィッシャーによるペプチド結合説や、後のレーヴェンによるヌクレオチド概念に直結し、20世紀半ばのワトソン・クリックの二重らせんモデルを支えました。コッセルの定量分析は当時最先端の酸塩基滴定法と元素分析を駆使しており、現在のLC-MSやHPLCに通じる定分離の原理を早くも確立していました。彼の研究は、疾患の原因がタンパク質や核酸の異常にあるという「分子医学」的視点を医学界にもたらし、遺伝病の診断や治療研究を促進しました。受賞当時（1910年）には、彼の弟子たちによってアミノ酸の逐次分解やポリペプチド合成が着手され、蛋白質化学は急速に発展し始めていました。したがってコッセルの業績は、生命現象を分子スケールで理解するという近代生命科学の思想的出発点と位置づけられます。

コッセルはSchulzeらの核酸研究を発展させ、濃硫酸・バリウム硫酸塩沈殿法を改良し、核酸加水分解後の塩基フラクションを定量的に単離した。アデニン・グアニンのプリン骨格、シトシン・チミン・ウラシルのピリミジン骨格を確定し、それぞれのN含量から分子式C5H4N4O, C4H5N3O等を導出したのは画期的であった。彼は塩基のモル比が組織や種により一定でないことを示し、この観察は後年のチャーガフ則再評価の先駆けとなった。ヒストンの塩基性アミノ酸組成（リシン、アルギニン富化）を報告し、酸可溶性タンパク質としてDNAとの強結合を指摘したのはクロマチン構造論の原点である。コッセルのデータはレーヴェンのテトラヌクレオチド仮説の立案に用いられ、さらにアストベリーによるX線回折解析へと引き継がれた。彼自身は一次構造決定技術を持たなかったが、部分加水分解産物の滴定曲線からリン酸-エステル結合の存在を推論している。1902年にベヒェリンゲル（現ロシュ）と協働し、塩基合成法を開発して医薬原料の工業生産を可能にした点も、応用生化学的観点から重要である。受賞講演では、タンパク質の生体内ターンオーバーを想定し、核酸－タンパク質複合体の動的平衡を述べており、後のエピジェネティクス概念を先取りする洞察が見られる。コッセルのトレーサブルな分析プロトコルは、ISOの化学測定標準化にも寄与し、現在でも食品分析や環境モニタリングで応用されている。彼の業績を評価する際、当時の限られた機器分析環境で分子レベルの解像度を実現した点を強調すべきであり、この実証主義的手法こそが現代分子生物学のメタロジーを形成した。