Den bedste beskrivelse af strukturen af et DNA-molekyle er den "dobbelte helix". Denne ikoniske form ligner en snoet stige, hvor stigens "sider" består af skiftende enheder af deoxyribose (et sukker) og fosfatmolekyler, og stigens "trin" er opbygget af nitrogenholdige baser. Disse baser (adenin, thymin, cytosin og guanin) parrer sig med hinanden gennem hydrogenbindinger og danner de basepar, der koder for genetisk information. Den dobbelte helixstruktur tillader DNA at lagre, transmittere og replikere genetisk information på en kompakt og effektiv måde.