DNA是一种长链聚合物，由核苷酸重复排列组成，分子极为庞大（分子量一般至少在百万以上）。DNA宽度约22到24埃（2.2到2.4奈米），每一个核苷酸单位则大约长3.3埃（0.33奈米）。

组成DNA的核苷酸分四种, 分别是腺嘌呤(缩写A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。通常在生物体内，DNA并非单一分子，而是形成两条互相配对并紧密结合，且如蔓藤般地缠绕成双螺旋结构的分子。每个核苷酸分子的其中一部分会相互连结，组成长链骨架；另一部分称为碱基，可使成对的两条DNA相互结合。在整个DNA聚合物中，可能含有数百万个相连的核苷酸。例如人类细胞中最大的1号染色体中，就有2亿2千万个碱基对。