Zasadniczymi składnikami nukleotydów są pentoza (pięciowęglowy cukier), azotowa zasada i jedna do trzech grup fosforanowych. Kombinacje możliwych pentoz, zasad i grup fosforanowych tworzą kilka różnych nukleotydów.
W przyrodzie dwa różne szkielety cukrowe występują w kwasach nukleinowych. Dezoksyryboza występuje w DNA, a ryboza jest obecna w RNA. Jedyną różnicą między tymi dwoma cukrami jest to, że dezoksyryboza ma dwa atomy wodoru związane z jej węglem 2 'zamiast wodoru i grupy hydroksylowej, jak w ryboze. Różne zasady azotowe są tym, do których odnoszą się litery zwykle uważane za kod genetyczny. Te oznaczają adeninę, tyminę, uracyl, guaninę i cytozynę. Te cząsteczki to jedno- lub dwupierścieniowe struktury zawierające atomy azotu. Ostatecznie liczba grup fosforanowych przyłączonych do bazy określa ilość energii przechowywanej w cząsteczce.
