在英国自然杂志中，DNA有三种结构。DNA的一级结构，就是指4种脱氧核苷酸的链接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学构成。核苷酸相互连接形成长的多核苷酸链。两个核苷酸之间的连接通常是通过磷酸二酯键，该键将一个核苷酸的磷酸基团与另一个核苷酸的脱氧核糖连接。由四种脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的长链高分子多聚体为DNA分子的一级结构。

DNA的二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。两条多核苷酸链以相同的旋转绕同一个公共轴形成右手双螺旋，螺旋的直径2.0nm；两条多核苷酸链是反向平行的，一条5’-3方向，另一条3’-5’方向；两条多核苷酸链的糖-磷酸骨架位于双螺旋外侧，碱基平面位于链的内侧；相邻碱基对之间的轴向距离为0.34nm，每个螺旋的轴距为3.4nm。

DNA三级结构是DNA分子可以在双螺旋的基础上，进一步绕同一中心轴扭转，造成额外的螺旋。环状分子的额外螺旋可以形成超螺旋。超螺旋可以是右手螺旋(正超螺旋)，也可以是左手螺旋(负超螺旋)。对于环状分子而言，有其拓扑学上特定规律：L=T+W。