Co więcej udało mu się wyizolować 3 z nich – adeninę, tyminę i cytozynę.
12 stycznia 1885 roku Kossel ogłosił Berlińskiemu Towarzystwu Chemicznemu, że udało mu się wyizolować z trzustki bydlęcej poddawanej obróbce w fabryce chemicznej zasadę azotową o wzorze empirycznym C5H5N5. Izolat ten nazwał adeniną, od greckiego słowa „aden” oznaczającego gruczoł. Nieco później odkrył również, że jest to produkt rozkładu jądra drożdży.
W listopadzie 1893 roku Kossel zaraportował, że wraz z Albertem Neumannem udało mu się z grasicy cielęcia wyestrahować kwas nukleinowy. Następnie potraktował go kwasem siarkowym. Produkt reakcji nazwali tyminą. W roku 1896 zbadał również białka w plemnikach, będąc pierwszym, który wyizolował histydynę.
Za prace nad białkami, szczególnie nukleinami, otrzymał w 1910 Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny.
Życie prywatne Był synem kupca, armatora, dyrektora banku i pruskiego konsula Karla Albrechta Kossela i Klary (panieńskie: Jeppe). Jego żoną była Luise (panieńskie Holtzmann), córka Adolfa Holtzmanna, niemieckiego germanisty i indologa.