顧名思義，X射線晶體結構分析學是以晶體的結構作為研究對象的，這是一個令人望而生畏的領域，每一種晶體結構的確定，都需要研究者們拍攝上百張晶體的X射線衍射照片，根據這些照片進行複雜的數學推算和大膽合理的想象，從而得到晶體中原子或分子的具體位置。晶體越複雜，所付出的勞動就越多，因此，如果沒有極大的耐心和深厚的知識，是無法涉足這一領域的。
在研究之初，多蘿西碰到了許多意想不到的困難，她希望有成就的科學家能夠幫助她，因為她確確實實感到了在這方麵，她的知識是多麼貧乏。
1932年，多蘿西大學畢業後，她渴望到劍橋大學去深造，因為那裏有結晶學的權威——貝爾納教授。恰逢此時，她在蘇丹認識的“約瑟夫叔叔”來到了英國，他對多蘿西的成長又起了一次決定性的作用。在他的推薦下，多蘿西的目的達到了，她因此走向了通往成功的大門。到劍橋後，她不放過任何一次和貝爾納工作的機會。貝爾納常常感到很驚訝：這個年輕姑娘怎麼會有如此高漲的熱情和充沛的精力！貝爾納的研究範圍極為廣泛，對維生素B1、維生素D、胃蛋白酶和幾種性激素的晶體都拍攝了大量的X射線照片。多蘿西在他的身邊，學習了許多分析、研究晶體結構的方法和理論。後來，多蘿西曾充滿感激地說：她的成功離不開兩位科學家的無私幫助，一位是土壤化學家約瑟夫博士，他引導自己走進了化學神秘的殿堂；另一位就是結晶學化學家貝爾納教授，他交給了自己開啟奧秘寶藏的金鑰匙。
在劍橋的一年，多蘿西的知識極大地豐富了，知識結構也產生了質的飛躍，更為重要的是，她分析和解決問題的能力也大為提高，成了貝爾納最得力的助手。
也許是她的發展之快引人注目吧，第二年，牛津大學薩默維爾學院邀請她回去任教。多蘿西經過考慮答應了，但有一個條件：不中斷她在貝爾納研究小組的工作，她定期返回劍橋，參加那裏的實驗研究。薩默維爾學院同意了。
1937年，多蘿西獲得劍橋大學哲學博士學位，同年，她與青年學者托馬斯·霍奇金結為良緣，可謂雙喜臨門。
多蘿西——現在應該稱為霍奇金夫人了，已經具備了豐富的結晶學知識，她永不歇止的思想又有了新的目標：在牛津建立自己的實驗室。但牛津大學出於一種習慣勢力的影響，對婦女能否在科研上做出成就一直持懷疑的態度，因此霍奇金夫人的建議被拒絕了。她沒能得到自己想要的實驗室，甚至連一分錢的科研經費都沒有。霍奇金夫人感到憤慨，她發誓要做出成績來，以此答複那些歧視婦女的習慣勢力的衛道士們。
在大學博物館，她找到了一間陰暗的地下室作為自己的陣地，開始了艱辛的研究。她既沒有助手，也沒有足夠的實驗設備，一切物品都是用她和丈夫的薪水購買來的，為此他們不得不省吃儉用，節省出資金來用於實驗。他們的大兒子一年後也出生了，霍奇金夫人身上的擔子更重了，她既要維持正常的教學工作，進行科研實驗，還要擔負起撫養孩子的重任。霍奇金夫人沒有垮下來，她以頑強的毅力證明著自己的能力和價值。
開創新時代
在牛津大學，霍奇金夫人把青黴素的結構作為自己的研究課題。青黴素最早是由英國細菌學家弗萊明在1928年發現的，但他除了知道青黴素能夠殺死其他細菌以外，其他就一無所知了。1938年，牛津的錢恩博士和弗洛裏教授從青黴菌中提取了純青黴素，經過反複實驗，他們發現青黴素是一種殺茵能力極強的抗菌素，可以作為一種治療疾病的最有效的藥物。臨床應用後，青黴素神奇的療效果然大顯神威，治好了許多在痛苦中掙紮的病人。很快，青黴素就風靡全球。但是，由於青黴素是從天然黴菌中提煉出來的，遠遠滿足不了需要，所以人工合成並大規模生產青黴素就成了科學家們迫在眉睫需要解決的問題。
青黴素的結構分子式是什麼？這是生物化學家研究的第一步。
錢恩博士就是一位生物化學家，但他用多種化學方法分析青黴素的結構都沒有成功，於是他想到了霍奇金夫人和她的結晶學。利用X射線照射青黴素晶體，從圖片上來分析它的結構，不是一切都迎刃而解了嗎？但錢恩博士深知，這是一項艱難而複雜的工作，也許10年8年都不可能得出結果，霍奇金夫人能堅持下來嗎？他試探地向霍奇金夫人提出了自己的請求，霍奇金夫人很爽快地答應了。她知道這項工作的巨大困難，尤其對自己來說，沒有資金，沒有設備，沒有人力，一切都得靠自己。
霍奇金夫人沒有在困難麵前退縮的習慣。況且能否戰勝困難正是一個人能力的體現。
她對青黴素晶體做了大量和細致的衍射實驗，拍了數以千計的衍射照片，得到了許多有價值的數據。分析和處理這些數據時，由於條件限製，她用了一台老式的計算器，這台計算器的運算方法極為原始、緩慢，大大延長了霍奇金夫人的研究時間。經過近10年的艱苦努力，1949年，霍奇金夫人終於精確地測定了青黴素的分子結構，這是人類首次采用X射線結晶學的方法解析生物化學結構，她被認為“開創了結晶學的一個新時代”。