I nucleotidi sono costituiti da un gruppo fosfato, una base di azoto e uno zucchero pentoso. Queste unità strutturali fungono da elementi costitutivi fondamentali degli acidi nucleici, come l'acido desossiribonucleico (DNA) e l'acido ribonucleico (RNA).
Il DNA e l'RNA prendono il nome dal tipo di molecola di zucchero presente nei loro nucleotidi. Il componente di zucchero a cinque atomi di carbonio nel DNA è chiamato desossiribosio, mentre lo zucchero pentoso nell'RNA viene indicato come ribosio.
In un nucleotide di DNA, la base contenente azoto può essere uno dei quattro tipi: adenina, timina, citosina e guanina. Adenina e guanina, che sono caratterizzate dalla loro configurazione a doppio anello, sono classificate come basi purine. La citosina e la timina, che contengono una singola struttura ad anello, sono classificate come basi pirimidiniche. Nell'RNA, la timina viene sostituita con l'uracile.