Les nucléotides sont liés par deux types de liaisons : les liaisons phosphodiester et les liaisons hydrogène. Education Portal décrit les liaisons phosphodiester comme des liaisons qui relient les nucléotides en chaînes linéaires. Selon Cambridge Physics, les liaisons hydrogène agissent comme un pont qui relie deux rangées parallèles de nucléotides. Cette connexion aide à la formation de la structure en double hélice distinctive de l'ADN.
Wikipédia déclare qu'un nucléotide est constitué d'un sucre à cinq atomes de carbone, d'une base azotée et d'un ou plusieurs groupes phosphate. La portion de sucre à cinq carbones d'un nucléotide contient deux groupes hydroxyle libres hautement réactifs. Les groupes phosphate sont également réactifs et cherchent un endroit pour se lier. Education Portal indique que des liaisons phosphodiester se forment entre un groupe phosphate sur un nucléotide et un groupe hydroxyle libre sur un nucléotide voisin.
La base azotée de chaque nucléotide s'aligne toujours du même côté de la chaîne. Dans l'ADN, une deuxième chaîne nucléotidique est parallèle à la première, mais son orientation est inversée de 180 degrés. Cela permet aux bases azotées de se rencontrer au centre de la structure de l'ADN. Wikipedia déclare que les liaisons hydrogène qui maintiennent les deux brins de nucléotides ensemble ne se forment qu'entre des paires de bases. Les paires de bases décrivent deux bases azotées différentes qui se lient en règle générale.