Les chromosomes sont composés de brins d'acide désoxyribonucléique constitués de combinaisons de gènes. Tous les brins d'ADN sont constitués de nucléotides, composés d'une base azotée, d'une molécule de sucre et d'une molécule d'acide phosphorique. Des combinaisons spécifiques des bases azotées sont des codes génétiques qui se présentent comme des caractéristiques héréditaires.
Les quatre produits chimiques de base sont l'adénine, la cytosine, la thymine et la guanine. L'uracile est un autre produit chimique de base, mais il n'est présent que dans l'ARN. L'adénine et la guanine ont toutes deux deux cycles azotés et sont appelées purines. La cytosine, la thymine et l'uracile n'ont qu'un seul cycle azoté et sont appelées pyrimidines.
Ces produits chimiques de base se lient, l'adénine à la thymine et la cytosine à la guanine, pour créer un brin d'ADN d'environ 1,80 mètre de long. Les produits chimiques liés prennent la forme d'une hélice, qui ressemble à une échelle tordue.
Le brin d'ADN s'enroule ensuite autour de molécules de protéines appelées histones. Lorsqu'ils sont emballés ensemble, l'ADN et la protéine sont appelés nucléosome. La chromatine est ensuite formée par les nucléosomes en boucle serrée.
À son tour, la chromatine s'enroule autour d'autres molécules de protéines dans une structure appelée solénoïde. Le solénoïde s'enroule ensuite dans la forme familière en "X" d'un chromosome. Chaque humain possède 22 paires de chromosomes correspondants ainsi qu'une 23e paire de chromosomes sexuels, XX pour les femmes et XY pour les hommes.