由两条碱基互补的、反向平行排列的脱氧多核苷酸单链组成，碱基互补的方式是A与T，C与G对应;两条互补链围绕一“主轴”向右盘旋形成双螺旋结构。DNA分子结构由4种碱基（A、T、G、C）的排列顺序决定储存遗传信息。
（1）两条多核苷酸链以相反的平行缠结，依赖成对的碱基上的氢键结合形成双螺旋状，亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，而碱基位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相结合，一条链的走向是5’到3’，另一条链的走向是3’到5’；
（2）碱基平面向内延伸，与双螺旋链成垂直状；
（3）向右旋，顺长轴方向每隔0.34nm有一个核苷酸，每隔3.4nm重复出现同一结构；
（4）A与T配对，其间距离1.11nm；G与C配对，其间距离为1.08nm，两者距离几乎相等，以便保持链间距离相等；
（5）在结构上有深沟和浅沟；
（6）DNA双螺旋结构稳定的维系 横向稳定靠两条链间互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性递积力维持。