Un enlace fosfodiéster es un tipo de enlace covalente que se produce entre un grupo hidroxilo (OH^-) en el carbono 3' y un grupo fosfato (PO₄³⁻ ) en el carbono 5' del nucleótido entrante, formándose así un doble enlace éster. En esta reacción se libera una molécula de agua y se forma un dinucleótido. Los enlaces fosfodiéster son esenciales para la vida, pues son los responsables del esqueleto de las hebras de ADN y ARN. También están presentes en los fosfolípidos, moléculas constituyentes de las bicapas lipídicas de todas las membranas celulares. Hay que tener en cuenta que este tipo de enlace conlleva dos enlaces tipo éster, pues, aunque se produzca entre nucleótidos (pentosa unida a un grupo fosfato), hay que fijarse en que hay que nombrar también a ese enlace que une al nucleósido con el grupo fosfato.