Liên kết hydro giữ các sợi DNA lại với nhau. Các bazơ nitơ nằm giữa hai sợi này liên kết với nhau theo một cách cụ thể bằng các loại liên kết hydro khác nhau.
Một phân tử DNA được tạo thành từ đường deoxyribose, một nhóm photphat và các cặp bazơ nitơ bổ sung. Sợi kép của chuỗi xoắn bao gồm xương sống đường-photphat. Các cặp bazơ nitơ, được liên kết bằng liên kết hydro cũng giữ các sợi với nhau, nằm giữa xương sống này.
Tuy nhiên, các bazơ nitơ, là adenin, thymine, cytosine và guanin, bắt cặp với nhau để cytosine chỉ bắt cặp với guanin và adenin liên kết với thymine. Có ba liên kết hydro giữa guanin và cytosine, trong khi adenin và thymine có hai liên kết hydro. Tương tự, cytosine và thymine được gọi là pyrimidine, còn guanine và adenine là purine.
