Em organismos eucarióticos, a maior parte do DNA é encontrada dentro do núcleo da célula na forma de uma cadeia de cromossomos. Os eucariotos também têm DNA cromossômico extra que é encontrado dentro de várias organelas celulares localizadas fora do núcleo, principalmente nas mitocôndrias e cloroplastos.
A mitocôndria contém apenas uma quantidade muito limitada de DNA, que é organizado em pequenas moléculas circulares. Essas moléculas de DNA mitocondrial contêm apenas alguns genes mitocondriais, que são usados para sintetizar proteínas. Todos os organismos capazes de realizar a fotossíntese também possuem uma pequena quantidade de DNA em seus cloroplastos. Este DNA pode vir na forma de uma molécula circular ou de uma cadeia linear. Ambos os tipos também são usados em certas funções de síntese, assim como o DNA mitocondrial.
O DNA no cromossomo vem na forma de duas fitas que são unidas em uma dupla hélice em forma de espiral. Cada fita é composta de vários nucleotídeos, cada um dos quais também é composto de várias partes separadas. Cada um dos nucleotídeos consiste em um grupo fosfato, um açúcar e uma de quatro diferentes bases de nitrogênio: adenina, guanina, citosina ou timina. Quando esses nucleotídeos se unem para formar uma fita de DNA, a ordem das bases de nitrogênio específicas determina quais genes são expressos.
