Lo studi sull'alimentazione dei topi era un lavoro noioso e Kornberg rimase affascinato dagli enzimi. Si trasferì al laboratorio del dottor Severo Ochoa presso la New York University nel 1946 e seguì corsi estivi alla Columbia University per colmare le lacune nella sua conoscenza di chimica organica e fisica mentre apprendeva le tecniche di purificazione enzimatica. Dal 1947 al 1953 divenne Capo della Sezione Enzimi e Metabolismo del NIH, lavorando sulla comprensione della produzione di ATP da NAD e NADP. Ciò ha portato al suo lavoro su come il DNA viene costruito da molecole più semplici.