Ở sinh vật nhân thực, phần lớn DNA được tìm thấy trong nhân tế bào dưới dạng chuỗi nhiễm sắc thể. Sinh vật nhân chuẩn cũng có DNA nhiễm sắc thể phụ được tìm thấy trong các bào quan khác nhau của tế bào nằm bên ngoài của nhân, chủ yếu trong ti thể và lục lạp.
Ti thể chỉ chứa một lượng rất hạn chế DNA, được sắp xếp thành các phân tử nhỏ, hình tròn. Các phân tử DNA ty thể này chỉ chứa một số gen ty thể, được sử dụng để tổng hợp protein. Tất cả các sinh vật có thể thực hiện quang hợp cũng có một lượng nhỏ DNA trong lục lạp của chúng. DNA này có thể ở dạng phân tử tròn hoặc chuỗi thẳng. Cả hai loại này cũng được sử dụng trong một số chức năng tổng hợp nhất định, giống như DNA của ty thể.
DNA trong nhiễm sắc thể có dạng hai sợi liên kết với nhau thành một chuỗi xoắn kép hình xoắn ốc. Mỗi sợi được tạo thành từ các nucleotide khác nhau, mỗi nucleotide cũng được tạo thành từ một số phần riêng biệt. Mỗi nucleotide bao gồm một nhóm phosphate, một đường và một trong bốn bazơ nitơ khác nhau: adenine, guanine, cytosine hoặc thymine. Khi các nucleotide này liên kết với nhau để tạo thành một chuỗi DNA, thứ tự của các base nitơ cụ thể sẽ xác định gen nào được biểu hiện.
