Les acides nucléiques sont constitués de trois composants : un phosphate, un sucre et une base azotée. Les éléments constitutifs spécifiques de l'ADN et de l'ARN sont légèrement différents, mais ils appartiennent aux trois mêmes catégories.
La charpente d'un acide nucléique est le squelette sucre-phosphate. Comme son nom l'indique, cette structure est une chaîne de molécules de sucre et de phosphate liées qui donnent à l'acide nucléique un "squelette". Chaque unité individuelle d'acide nucléique, appelée nucléotide, contient une molécule de sucre et une molécule de phosphate qui se lient aux sucres et aux phosphates d'autres nucléotides pour créer une chaîne dans laquelle les sucres et les phosphates alternent. Le ribose est le sucre présent dans l'ARN et le désoxyribose est le sucre présent dans l'ADN.
L'autre partie de chaque nucléotide est une base azotée attachée à la molécule de sucre. Les bases azotées servent d'unités d'information dans les acides nucléiques. Il existe cinq bases azotées différentes, et leur disposition dans une chaîne d'ADN ou d'ARN stocke des informations tout comme un arrangement de lettres forme un mot. Les bases azotées utilisées dans l'ADN sont l'adénine, la thymine, la cytosine et la guanine. Les brins d'ARN contiennent de l'uracile au lieu de la thymine, mais les trois autres bases sont les mêmes.