En los organismos eucarióticos, la mayoría del ADN se encuentra dentro del núcleo de la célula en forma de una cadena de cromosomas. Los eucariotas también tienen un ADN cromosómico adicional que se encuentra dentro de varios orgánulos celulares ubicados afuera del núcleo, principalmente en las mitocondrias y cloroplastos.
Las mitocondrias contienen solo una cantidad muy limitada de ADN, que está dispuesto en pequeñas moléculas circulares. Estas moléculas de ADN mitocondrial contienen solo unos pocos genes mitocondriales, que se utilizan para sintetizar proteínas. Todos los organismos que pueden realizar la fotosíntesis también tienen una pequeña cantidad de ADN en sus cloroplastos. Este ADN puede venir en forma de una molécula circular o una cadena lineal. Ambos tipos también se utilizan en ciertas funciones de síntesis, al igual que el ADN mitocondrial.
El ADN en el cromosoma viene en forma de dos hebras que se unen en una doble hélice en forma de espiral. Cada hebra se compone de varios nucleótidos, cada uno de los cuales también se compone de varias partes separadas. Cada uno de los nucleótidos consiste en un grupo fosfato, un azúcar y una de cuatro bases nitrogenadas diferentes: adenina, guanina, citosina o timina. Cuando estos nucleótidos se unen para formar una hebra de ADN, el orden de las bases de nitrógeno específicas determina qué genes se expresan.
