Ba thành phần tạo nên nucleotide là phân tử đường, phân tử phốt phát và một trong bốn bazơ nitơ. Ba thành phần này tạo nên hình dạng chuỗi xoắn kép của DNA.
Một nucleotide là đơn vị cấu trúc cơ bản của axit nucleic, chẳng hạn như DNA và RNA. Phân tử đường là ribose hoặc deoxyribose, và các gốc là adenin, cytosine, guanine và thymine. Ba thành phần này khớp với nhau theo hình xoắn kép.
Adenine và guanine là những gốc purine có cấu trúc vòng đôi. Cytosine và thymine là các base pyrimidine có cấu trúc vòng đơn. Một bazơ purine luôn kết đôi với một bazơ pyrimidine. Điều này dẫn đến việc phân tử thymine chỉ bắt cặp với phân tử adenin và phân tử guanin chỉ bắt cặp với phân tử cytosine.
Cấu trúc của các bazơ nitơ cho một nucleotide đã giúp nhà sinh vật học James Watson và nhà vật lý học Francis Crick xác định cấu trúc chuỗi xoắn kép, hay hình dạng bậc thang xoắn, của DNA vào năm 1953. Thành phần đường và phốt phát tạo thành hai sợi dài của bậc thang. Các cặp bazơ, adenine và thymine hoặc cytosine và guanine, tạo thành các bậc của thang.
