Il DNA è un polimero di unità più piccole legate tra loro attraverso legami fosfo-diesterici: i nucleotidi.
Abbiamo 4 diversi tipi di nucleotidi, che si differenziano per la base azotata che contengono. Infatti un nucleotide è costituito da uno zucchero (il deossiribosio nel DNA o il ribosio nell'RNA), un gruppo fosfato, ed una base azotata (citosina, adenina, timina, uracile, guanina).
La struttura del DNA è stata scoperta nel 1953 da Watson & Crick: il doppio filamento è costituito da due filamenti anti paralleli (e quindi con direzioni opposte, 5'-3' e 3'-5'), attorno ad un asse centrale. In funzione della composizione del filamento dell'idratazione, abbiamo diverse forme. Si distinguono infatti isoforme A, B, Z dove sono diversi alcuni parametri strutturali, come il diametro della doppia elica, o la distanza tra un filamento e l'altro..
A causa di proteine dette istoniche che si associano con il DNA, il filamento si organizza in nucleosomi, e quste si strutturano in polinucleosomi. Essi poi si condensano ulteriormente in nucleofilamenti, che si associano in anse su una struttura polisaccaridica, detta scaffold, che costituisce proprio lo scheletro del cromosoma.