DNA的双螺旋通过在两条链上存在的含氮碱基之间建立的氢键来稳定。组成DNA的四种碱基是腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)。所有四种碱基都具有杂环结构,但结构上腺嘌呤和鸟嘌呤是嘌呤的衍生物,称为嘌呤碱基,而胞嘧啶和胸腺嘧啶与嘧啶有关,称为嘧啶碱基。
两条核苷酸链沿着中心轴以相反方向相互缠绕在一起,很像一座螺旋形的楼梯,两侧扶手是两条多核苷酸链的糖一磷基因交替结合的骨架,而踏板就是碱基。DAN双螺旋是右旋螺旋。不同磷酸盐基团之间的凹槽仍然暴露在外。主沟宽2.2纳米,而小沟宽1.2纳米。两个凹槽的不同宽度决定了蛋白质对不同碱基的可接触性,这取决于碱基是在主沟还是小沟中。与DNA的蛋白质,如转录因子,通常与处在大沟中的碱基接触。