Od konce 1930, dokud nebude polovině 1940, Todd zkoumány nukleotidy a nukleosidy, sloučeniny, z nichž jsou nukleové kyseliny deoxyribonukleové kyseliny (DNA) a ribonukleová kyselina (RNA) jsou postaveny. Tyto nukleové kyseliny jsou komplexní molekuly nalezené ve všech živých buňkách. DNA se vyskytuje převážně v jádře buněk, a RNA mohou být nalezeny v celé buňce. DNA je dědičný materiál organismu. Krátké úseky DNA nazývá genů stanovení charakteristik organismu.
Todd objevil, že nukleotidy byly vytvořeny molekul cukru a fosfátových skupin, které samy připojeny ke čtyřem známých chemických bází DNA-adeninu, guaninu, thyminu a cytosin. Toddův práce v této oblasti připravila cestu pro model DNA navržený americký biolog James Dewey Watson a britský biolog Francis Crick HC. Watson a Crick vymyslel model molekulární struktury DNA v 1953. Navrhli, že molekula DNA se skládá ze dvou řetězců polynukleotidů uspořádaných do dvojité šroubovice (spirály). Polynukleotidové řetězce fosfátů a cukry vytvářejí strany žebříku. Odpovídající báze, tzv párů bází, jsou příčky, které drží pohromadě řetězy. Oba řetězce jsou drženy pohromadě slabými chemickými vazbami mezi specifickými páry bází. Například, adenin base na jedné polynukleotidového řetězce vždy váže s thyminu základny na druhém řetězci. Podobně, guanin na jednom řetězci vždy dluhopisů s cytosinem na druhém řetězci. Molekula DNA vypadá jako zkroucený lanového žebříku.
RNA je podobnou strukturu DNA. Podobně jako DNA, RNA se skládá z dlouhých řetězců nukleotidových jednotek. Nicméně, cukr v RNA je ribóza, spíše než deoxyribose, a báze jsou adenin, guanin, cytosin, uracil, a spíše než thymin. RNA hraje důležitou roli při tvorbě proteinů.
Todd také syntetizovány tři důležité sloučeniny-adenosintrifosfát, flavinadenindinukleotid, a uridintrifosfát-v letech 1949 a 1954. adenosin trifosfátu (ATP), je sloučenina adenosinu a tři fosfátové skupiny. Odstranění fosfátových uvolňuje velké množství energie, které se používají pro biologické reakce, například, ve svalové kontrakce a metabolismu cukrů.
flavinadenindinukleotid (FAD) hraje roli v rozdělení molekul glukózy, důležitým krokem v aerobním metabolismu. Uridintrifosfát (UTP) je nukleotid, který hraje roli v RNA a v metabolismu cukrů.
Toddův další práce zahrnovala zkoumání struktury těc
