DNA'nın yapısını en iyi tanımlayan ifade "çift sarmal" dır. Bu çift sarmal yapı ilk önce araştırmacılar James Watson ve Francis Crick tarafından önerildi.
Watson ve Crick tarafından önerilen DNA molekülünün modeli, birbirine hidrojen bağlanmış iki zincir içeriyor. Hidrojen bağları, bir molekülün hafif negatif bölgesi ile diğerinin hafif pozitif bölgesi arasındaki zayıf bağlardır. İki zincir birbirine paraleldir. DNA molekülünün her bir tarafı 5 'uç ve 3' uç olmak üzere iki uçtan oluşur. DNA molekülünde, yanlar birbirine paraleldir, ancak bir tarafın 3 'ucu diğerinin 5' ucu ile hizalanır.
DNA molekülleri, alternatif fosfat grupları ve şekerlerden oluşan yanlara sahipken, basamaklar birbirine bağlanmış iki azotlu baz içerir. DNA'nın fosfat gruplarına, birkaç oksijen atomuna bağlı bir fosfor atomundan oluşan inorganik fosfatlar denir. Fosfat grubu daha sonra deoksiriboz adlı bir şekere bağlanır. Şeker kısmı dört azotlu bazdan birine bağlanır: adenin, timin, guanin veya sitozin.Dört taban çok özel bir şekilde bağlanır. Adenin ve guanin, pürinler olarak adlandırılırken, timin ve sitozin, pirimidinlerdir. DNA merdiveninin basamakları, yalnızca bir pirimidine bağlı bir pürin barındıracak kadar geniştir. Baz eşleştirme kuralına göre, adenin esasen timine bağlanırken guanin sitozine bağlanır. DNA molekülünün iki tarafı, baz çiftleri arasındaki hidrojen bağı ile bir arada tutulur.
