Dans les organismes eucaryotes, la majorité de l'ADN se trouve dans le noyau de la cellule sous la forme d'une chaîne de chromosomes. Les eucaryotes ont également de l'ADN chromosomique supplémentaire qui se trouve dans divers organites cellulaires situés à l'extérieur du noyau, principalement dans les mitochondries et les chloroplastes.
Les mitochondries ne contiennent qu'une quantité très limitée d'ADN, qui est arrangé en petites molécules circulaires. Ces molécules d'ADN mitochondrial ne contiennent que quelques gènes mitochondriaux, qui sont utilisés pour synthétiser des protéines. Tous les organismes capables d'effectuer la photosynthèse ont également une petite quantité d'ADN dans leurs chloroplastes. Cet ADN peut se présenter sous la forme d'une molécule circulaire ou d'une chaîne linéaire. Les deux types sont également utilisés dans certaines fonctions de synthèse, tout comme l'ADN mitochondrial.
L'ADN du chromosome se présente sous la forme de deux brins qui sont réunis en une double hélice en forme de spirale. Chaque brin est composé de divers nucléotides, chacun étant également composé de plusieurs parties distinctes. Les nucléotides sont chacun constitués d'un groupe phosphate, d'un sucre et de l'une des quatre bases azotées différentes : adénine, guanine, cytosine ou thymine. Lorsque ces nucléotides se réunissent pour former un brin d'ADN, l'ordre des bases azotées spécifiques détermine quels gènes sont exprimés.
