I due lati del DNA sono tenuti insieme da legami a idrogeno. Questi legami contribuiscono alla caratteristica struttura a doppia elica proposta per la prima volta dagli scienziati James Watson e Francis Crick nel 1953. I legami idrogeno si formano tra quattro azotati basi trovate all'interno del DNA.
Le basi azotate che contribuiscono alla struttura del DNA sono adenina, timina, citosina e guanina. Ciascuna adenina forma due legami idrogeno con la timina e non interagisce o si lega con citosina o guanina in circostanze normali. Allo stesso modo, la citosina forma tre legami idrogeno con la guanina e non interagisce con la timina o l'adenina. Il legame improprio dell'idrogeno tra le basi può portare a errori che devono essere riconosciuti e riparati da un processo chiamato riparazione del mismatch del DNA.
