La phrase qui décrit le mieux la structure de l'ADN est "double hélice". La molécule d'ADN ressemble à une échelle qui a été tordue. Cette structure à double hélice a été proposée pour la première fois par les chercheurs James Watson et Francis Crick.
Le modèle de la molécule d'ADN proposé par Watson et Crick comporte deux chaînes liées par des liaisons hydrogène l'une à l'autre. Les liaisons hydrogène sont des liaisons faibles entre une région légèrement négative d'une molécule et la région légèrement positive d'une autre. Les deux chaînes sont antiparallèles l'une à l'autre. Chaque côté de la molécule d'ADN se compose de deux extrémités, une extrémité 5' et une extrémité 3'. Dans la molécule d'ADN, les côtés sont parallèles les uns aux autres, mais l'extrémité 3' d'un côté s'aligne avec l'extrémité 5' de l'autre.
Les molécules d'ADN ont des côtés constitués d'une alternance de groupes phosphates et de sucres alors que les barreaux comprennent deux bases azotées liées l'une à l'autre. Les groupes phosphate de l'ADN sont appelés phosphates inorganiques, qui consistent en un atome de phosphore lié à plusieurs atomes d'oxygène. Le groupe phosphate est alors lié à un sucre appelé désoxyribose. La partie sucre se connecte à l'une des quatre bases azotées : adénine, thymine, guanine ou cytosine.
Les quatre bases se connectent de manière très spécifique. L'adénine et la guanine sont appelées purines tandis que la thymine et la cytosine sont des pyrimidines. Les barreaux de l'échelle d'ADN sont juste assez grands pour accueillir une purine liée à une pyrimidine. Selon la règle d'appariement des bases, l'adénine se lie principalement à la thymine tandis que la guanine se lie à la cytosine. Les deux côtés de la molécule d'ADN sont maintenus ensemble par la liaison hydrogène entre les paires de bases.
