Cząsteczka kwasu deoksyrybonukleinowego składa się z dwóch zbudowanych z nukleotydów nici, które są ułożone względem siebie równolegle, a zasady azotowe obu nici łączą się ze sobą łatwymi do rozerwania wiązaniami wodorowymi w komplementarne pary.
Zasady azotowe w tych parach łączą się zawsze w taki sam sposób: adenina (A) z tyminą oraz cytozyna (C) z guaniną (G). Dzięki czemu obie nici skręcają się wokół wspólnej, osi tworząc spiralnie skręconą drabinkę, której poręcze stanowią połączone ze sobą cząsteczki cukru i reszty kwasu fosforowego, a szczeble tworzą zasady azotowe. Struktura ta nazywana jest podwójną helisą.