Ökaryotik organizmalarda, DNA'nın çoğu hücre çekirdeğinde bir kromozom zinciri şeklinde bulunur. Ökaryotlar ayrıca dışarıda bulunan çeşitli hücre organellerinde bulunan ekstra kromozomal DNA'ya sahiptir çekirdeğin, özellikle mitokondri ve kloroplastlarda.
Mitokondri, küçük, dairesel moleküllerde düzenlenmiş ancak çok sınırlı miktarda DNA içerir. Bu mitokondriyal DNA molekülleri, proteinleri sentezlemek için kullanılan sadece birkaç mitokondriyal gen içerir. Fotosentez yapabilen tüm organizmalar aynı zamanda kloroplastlarında az miktarda DNA'ya sahiptir. Bu DNA, dairesel bir molekül veya doğrusal bir zincir biçiminde gelebilir. Her iki tür de, aynı mitokondriyal DNA gibi, belirli sentez fonksiyonlarında kullanılır.
Kromozomdaki DNA, spiral şeklinde bir çift sarmalda bir araya getirilen iki tel şeklinde gelir. Her iplikçik, her biri birkaç ayrı parçadan oluşan çeşitli nükleotidlerden oluşur. Nükleotidlerin her biri bir fosfat grubu, bir şeker ve dört farklı azot bazından oluşur: adenin, guanin, sitozin veya timin. Bu nükleotitler, bir DNA teli oluşturmak için bir araya geldiklerinde, spesifik azot bazlarının sırası, hangi genlerin ifade edildiğini belirler.
