Pojedynczy nukleotyd składa się z zasady, pięciowęglowego cukru i grupy fosforanowej, która składa się z fosforu i tlenu. Podstawa składa się z adeniny, tyminy, guaniny lub cytozyny, natomiast cukier oznacza albo rybozę albo dezoksyrybozę.
Nukleotydy są cząsteczkami organicznymi, które składają się na podstawowe jednostki cząsteczek DNA i RNA. Nukleotydy przenoszą energię w komórkach i są ważne w metabolizmie i sygnalizacji komórkowej. Połączenie zasady i cukru jest nukleozydem. W biologii termin nukleotyd najczęściej odnosi się do monofosforanu nukleozydu. Dwufosforan nukleozydu lub trifosforan nukleozydu można jednak uznać za nukleotyd.