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*的1号染色体中，就有2亿2千万个碱基对。这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，而一个DNA上的碱基多达几百万，所以每个DNA就是一个xxx的遗传密码本，里面所藏的遗传信息多得数不清，这种DNA分子就存在于细胞核中的染色体上。它们会随着细胞分裂传递遗传密码。人的遗传性状由密码来传递。人大概有2.5万个基因，而每个基因是由密码来决定的。人的基因中既有相同的部分，又有不同的部分。不同的部分决定人与人的区别，即人的多样性。人的DNA共有30亿个遗传密码，排列组成约2.5万个基因。读取密码的过程称为转录，是根据DNA序列复制出一段称为RNA的核酸分子。
除了RNA（核糖核酸）和噬菌体外，DNA是所有生物的遗传物质基础。生物体亲子之间的相似性和继承性即所谓遗传信息，都贮存在DNA分子中。

DNA溶液为高分子溶液，具有很高的粘度。DNA对紫外线有吸收作用，当核酸变性时，吸光值升高；当变性核酸可复性时，吸光值又会恢复到原来水平。温度、有机溶剂、酸碱度、尿素、酰胺等试剂都可以引起DNA分子变性，即使得DNA双键间的氢键断裂，双螺旋结构解开。