כל מולקולת DNA מורכבת מארבע תת-יחידות של בסיסים חנקניים (
נוקלאוטידים), מעין ארבע אבני בניין יסודיות, החוזרות על עצמן לאורכה בצירופים שונים. ארבעת הבסיסים החנקניים הללו הם אדנין (A), גואנין (G), תימין (T) וציטוזין (C), והם מסודרים לאורך הסליל הכפול כך שכל אחד מהם הממוקם בסליל האחד נמצא בקשרי מימן עם בן זוג קבוע הממוקם בסליל הנגדי. אדנין (A) וגואנין (G) הם פורינים, ואילו תימין (T) וציטוזין (C) הם פירימידינים. פורין (A) הוא בן זוג קבוע לפירימידין (T) ופורין (G) הוא בן זוג קבוע לציטוזין(C). היחס בין הזוגות הללו הוא לפיכך תמיד 1:1, והוא חלק מכללי צ'ארגאף. אלפים עד מיליארדים של זוגות בסיסים כאלה מרכיבים את ה-DNA ויוצרים את מבנה הסליל הכפול. בזמן חלוקת התא, הסליל הכפול ארוז בצורה קומפקטית ודחוסה ביותר, במבנה של מארזים המכונים כרומוזומים.