DNA’nın yapısı, önceden Chargaff tarafından DNA bileşimlerinin analizi ile bulunan Adenin sayısının Timin sayısına, Sitozin sayısının da Guanin sayısına eşit olduğu CHARGAFF eşitliği ile açıklanmıştır. DNA’nın moleküler yapısı ise 1953 yılında James Watson ve Francis Crick tarafından keşfedilmiş ve 1962 yılında Nobel Ödülü almıştır. Bu modelde, DNA heliks şeklinde kıvrılmış, iki kollu merdiven şeklinde bir moleküldür ve bazlar karşılıklı olarak eşleşir. Bazlar, pürin bazları ile pirimidin bazları karşılıklı olarak dizilir. Nükleotidler, 5 karbonlu şekere ester bağı ile fosfat grubunun eklenmesiyle oluşan birlikteliğe nükleotid denir. DNA molekülünün yapısını oluşturan nükleotidlerin tamamı deoksiribonükleotid olduğu için bulundurdukları baza göre 4 çeşit deoksiribonükleotid vardır.
Normal koşullarda DNA normal yapısını korur, ancak yüksek sıcaklık ve aşırı pH derecesinde hidrojen bağları çözülerek tek iplik haline gelir. Bu olaya denatürasyon denir. Ancak fosfodiester bağları etkilenmediği sürece şartlar eski haline döndürüldüğünde tek iplikli DNA, hidrojen bağları oluşturarak eski formunu alır ve bu olaya renatürasyon denir.
DNA molekülünün detaylarına inerek, Chargaff eşitliğinden başlayarak moleküler yapısına kadar her ayrıntıyı ele aldık. Bu bilgiler, DNA hakkında birçok farklı araştırma ve keşif yapmak için temel oluşturur.