遗传物质脱氧核糖核酸的分子结构是以双螺旋状态存在的。这个双螺旋模型是美国遗传学家沃森(James Dewey Watson, 1928—)和英国物理学家克里克(Francis Harry Compton Crick, 1916—)，根据英国晶体衍射专家威尔金斯(Maurice Hugh Frederick Wilkins, 1916—)对脱氧核糖核酸的X线衍射资料，以及碱基含量分析、键长键角资料和酸碱滴定行为等数据，于1953年提出的。按此模型，脱氧核糖核酸分子是由两条多核苷酸链构成，它们走向相反，都是右手螺旋，平行地环绕一共同的轴而形成双螺旋。两链通过碱基对之间的氢键相互结合。腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)成对，称为“互补碱基”。对映的两条链称为“互补链”。B型结构的脱氧核糖核酸的螺旋直径为2纳米，每旋一周为3.4纳米，相等于10个核苷酸对，核苷酸对的间距为0.34纳米。这个模型成功地说明了遗传物质脱氧核糖核酸结构与功能的分子基础，标志着分子生物学体系的开始形成。是20世纪自然科学中的一项重大突破。近年来发现脱氧核糖核酸还有Z型结构，不是右手螺旋，而是左手螺旋。
