Dwie strony DNA są połączone przez wiązania wodorowe. Te wiązania przyczyniają się do charakterystycznej struktury podwójnej helisy, którą po raz pierwszy zaproponowali naukowcy James Watson i Francis Crick w 1953 r. Więzi wodorowe powstają między czterema azotami bazy znalezione w DNA.
Podstawami azotu, które przyczyniają się do struktury DNA, są adenina, tymina, cytozyna i guanina. Każda adenina tworzy dwa wiązania wodorowe z tyminą i nie oddziałuje ani nie wiąże się z cytozyną lub guaniną w normalnych warunkach. Podobnie, cytozyna tworzy trzy wiązania wodorowe z guaniną i nie oddziałuje z tyminą lub adeniną. Niewłaściwe wiązania wodorowe między zasadami mogą prowadzić do błędów, które muszą zostać rozpoznane i naprawione w procesie zwanym naprawą niedopasowania DNA.
