Нуклеотиди ковалентно сполучені між собою в довгі полінуклеотидні ланцюги. Ці ланцюги в переважній більшості випадків (окрім деяких вірусів, що мають одноланцюговий ДНК-геном), у свою чергу, попарно об'єднуються за допомогою водневих зв'язків у структуру, що отримала назву подвійної спіралі.