Cụm từ mô tả tốt nhất cấu trúc của DNA là "chuỗi xoắn kép". Phân tử DNA giống như một cái thang đã được tháo xoắn. Cấu trúc xoắn kép này lần đầu tiên được đề xuất bởi các nhà nghiên cứu James Watson và Francis Crick.
Mô hình phân tử DNA do Watson và Crick đề xuất có hai chuỗi liên kết hydro với nhau. Liên kết hydro là liên kết yếu giữa vùng hơi âm của phân tử này và vùng hơi dương của phân tử khác. Hai chuỗi chạy song song với nhau. Mỗi bên của phân tử DNA bao gồm hai đầu, một đầu 5 'và một đầu 3'. Trong phân tử DNA, các cạnh song song với nhau, nhưng đầu 3 'của một bên thẳng hàng với đầu 5' của đầu kia.
Các phân tử DNA có các cạnh được tạo thành từ các nhóm phốt phát và đường xen kẽ trong khi các bậc thang bao gồm hai bazơ nitơ liên kết với nhau. Các nhóm photphat của DNA được gọi là photphat vô cơ, bao gồm một nguyên tử photpho liên kết với một số nguyên tử oxy. Nhóm phosphate sau đó được liên kết với một loại đường được gọi là deoxyribose. Phần đường kết nối với một trong bốn gốc nitơ: adenine, thymine, guanine hoặc cytosine.
Bốn cơ sở kết nối theo một cách rất cụ thể. Adenine và guanine được gọi là purine trong khi thymine và cytosine là pyrimidine. Các bậc của thang DNA chỉ đủ lớn để chứa một nhân purin được liên kết với một pyrimidine. Theo quy tắc kết đôi bazơ, adenin liên kết chủ yếu với thymine trong khi guanin liên kết với cytosine. Hai bên của phân tử DNA được giữ với nhau bằng liên kết hydro giữa các cặp bazơ.
