Az első díjat 1958-ban az inzulin szerkezetének feltárásáért, a másodikat 1980-ban egy vírus DNS-ében levő építőegységek, nukleotidok sorrendjének meghatározásáért kapta. Rajta kívül csupán hárman vehették át kétszer a nagy kitüntetést: időrendben Marie Curie (fizika, majd kémia) Linus Pauling (kémia és béke), valamint John Bardeen (kétszer fizika). Sanger 1918-ban az angliai Rendcombe-ban született egy helyi orvos családjában. Utóbb átlagos iskolásfiúként írta le magát, akit az apja vezetett be a tudomány világába, olyan sikerrel, hogy ő is orvos akart lenni.

A Cambridge-i Egyetemen szerette volna ezt a pályát elsajátítani, majd váltott – elmélyülten akart egy témával foglalkozni, s nem betegtől betegig rohanni egy életen át –, és végül biokémiát tanult. 1940-től dolgozott a Cambridge-i Egyetem biokémiai tanszékén, ahol 1943-tól a fehérjék szerkezetének meghatározására állt rá. Tíz éven át vizsgálta a borjúból kivont inzulinmolekulát, 1955-re sikerült meghatároznia e molekula összes aminosavának sorrendjét. Az inzulinra kidolgozott eljárás alapján számos más fehérje szerkezetét is kiderítették – munkáját 1958-ban ismerték el kémiai Nobel-díjjal. Mindössze negyvenéves volt.

Venetianer Pál egy korábbi írásában a laboratóriumi, manuális munka fanatikus szerelmeseként, fáradhatatlan analitikusaként írta le Sangert. A magyar kutató szerint az élővilág három legfontosabb molekulatípusa, azaz a fehérjék, az RNS-ek és a DNS-ek szerkezetmeghatározásának legjobb módszerét Sanger dolgozta ki. A brit kutató a múlt század hatvanas éveiben fejlesztette ki az RNS-szekvenálás (azaz a molekula építőelemeinek sorrendi meghatározása) hatékony eljárását, majd 1975-ben az első DNS-szekvenálási módszert. Két évvel később csapatával meghatározta egy kis bakteriofág – baktériumot fertőző vírus – 5376 nukleotid hosszúságú DNS-ét.

Módszerét kisebb módosításokkal a mai napig használják. Az örökítőanyag tulajdonságainak megismerésében vállalt szerepét 1980-ban ismét kémiai Nobel-díjjal ismerték el. Hatvankét évesen másodszor járulhatott Stockholmba, hogy kezet fogjon a svéd királlyal. (Második Nobel-díját Paul Berggel és Walter Gilberttel megosztva nyerte el.) Sanger DNS-meghatározó módszere hallatlanul szellemes, viszonylag olcsó, és előzményeihez képest rendkívül gyors volt, de azért az első teljes genom szekvenálása egy kilencfős csapat kétéves munkáját vette igénybe. Érthető, hogy ekkoriban még senki sem gondolt a milliószor bonyolultabb emberi genomszekvencia megfejtésére.

Ennek legfontosabb feltétele akkor teljesült, amikor elkészültek, majd 1986-ban piacra kerültek az első automatikus szekvenáló készülékek. Innentől felgyorsult a munka: az emberi genom feltérképezése 2003 őszére befejeződött – nem feledve, hogy az alapokat Sanger rakta le. A brit kutató 1983-ban, pontosan 65 évesen nyugdíjba vonult, és többé sohasem dolgozott az addigi életét jelentő laboratóriumban. Előző nap még bement, bosszankodott, hogy egy kísérlete nem sikerült. Másnap a laborból minden személyes holmi eltűnt. Kitakarítva várta új lakóját. Addig nap mint nap elvégezte munkáját, két Nobel-díjjal elismert felfedezéseivel forradalmasította a molekuláris biológiát és a genomikát, majd éles fordulattal minden energiáját kertjére, imádott rózsáira fordította. A külvilág azonban nem feledkezett meg róla.

A lakóhelyétől pár mérföldre található hinxtoni Wellcome Trust kutatóintézet 1992-nak a nevét. A Wellcome Trust Sanger Institute ötven emberrel indult, s a világ egyik legnagyobb genomikai kutatóintézetévé fejlődött, jelenleg több, mint 900 munkatársa van. A békepárti tudós, aki lelkiismereti okokból még a második világháborúban is megtagadta a katonai szolgálatot, 2003-ban csatlakozott azokhoz a brit Nobel-díjasokhoz, akik aláírták az Irak megtámadása elleni petíciót. Ez a mások számára különös lépése logikusan következik családi hagyományaiból. Apja kvéker volt, ebben a hitben nevelte fiát is. A XVII. századi Angliában kialakult vallási irányzat követői nem ismernek faji vagy társadalmi megkülönböztetést, elvetik a háborút, tökéletes igazmondást követelnek, megvetik az alkoholt és a luxust. Sokakban felvetődött, hogy mi lehet Sanger sikereinek a titka? 1988-ban írott önéletrajzi cikkében a következőképpen írt erről:

„A tudományos kutatást három alapvető szempont befolyásolja: a gondolkodás, a beszélgetés és a cselekvés. Én a három közül a cselekvés terén voltam a legjobb. A gondolkodásom nem volt ilyen jó, de beszélgetni egyáltalán nem tudtam.” Megfigyelte, hogy a sikeres előadók időnként humorral fűszerezik előadásaikat. Mivel időnként ő is tartott előadásokat, hasonló módszerrel élt. Előre eltervezett pontokon beszúrt általa humorosnak vélt mondatokat. Semmi reakció. Rá kellett jönnie, hogy a laborban zseniális, a pódiumon csapnivaló. Magáról egy másik írásában így emlékezett meg: csupán egy nem különösebben zseniális fickó voltam, aki egész életében laborokban lebzselt.

Az esetek döntő többségében elutasította az interjúfelkéréseket, ám ha egyetemisták, középiskolások hívták beszélgetésre, elfogadta. 2001-ben beszélt arról, hogy milyen változást hozott számára a Nobel-díj. Úgy vélte, hogy részben az első díjnak köszönhette a másodikat, hiszen az elismerés nyomán sokkal könnyebben jutott megfelelő eszközökhöz, együttműködő partnerekhez. Élete legnagyobb eredményének a második Nobel-díjjal elismert DNS-szekvenáló módszerét tartotta.

Ami Angliában az emberek többségének áhított elismerés, az Sanger számára semmit sem jelentett. Ezért utasította vissza a lovagi címet, mert nem akarta, hogy sirnek szólítsák, mivel ez a cím „mássá” teszi az embert, miközben ő nem akart „más” lenni. Ugyanakkor 1986-ban elfogadta az Order of Merit (szó szerinti fordításban Érdem Rend) kitüntetést, amelyet szintén II. Erzsébet adományoz azoknak, akik kiemelkedő tetteket hajtottak végre a művészetek vagy a tudományok területén. Ezt a kitüntetést egyszerre legfeljebb 24 ember viselheti.