Un legame fosfodiestere è il collegamento tra due zuccheri desossiribosio o ribosio su nucleotidi adiacenti. I legami fosfodiestere costituiscono la spina dorsale di un filamento di acido nucleico desossiribosio o DNA.
Un legame fosfodiestere è costituito da un atomo di fosforo e due legami di estere. I legami fosfodiestere sono forti legami covalenti e resistenti all'attacco. Questi legami stabilizzano la struttura del DNA e ne impediscono la degradazione e il degrado. Il DNA contiene il codice genetico sotto forma di nucleotidi per ogni cellula. Questo codice deve essere letto in un ordine specifico affinché la cella funzioni e si sviluppi correttamente. La struttura del DNA tiene i nucleotidi in posizione usando i legami fosfodiestere. I gruppi fosfato in questi legami sono caricati negativamente e fanno sì che i fosfati si spostino verso le estremità opposte del filamento di DNA. I fosfati sono neutralizzati da proteine chiamate istoni. I fosfati possono anche essere tenuti in posizione da ioni metallici e poliammine. I legami fosfodiestere vengono creati collegando il fosfato e due gruppi idrossilici liberi di una molecola di desossiribosio. Questo collegamento continuo crea una catena, conosciuta anche come la spina dorsale del DNA. Affinché i legami fosfodiestere si formino, i pirofosfati, composti come sali ed esteri, devono separarsi e catalizzare la reazione.