Las sustancias que forman los lados de la escalera de ADN son grupos alternos de fosfato y moléculas de azúcar desoxirribosa. Los grupos de fosfato son moléculas inorgánicas formadas por un átomo de fósforo unido químicamente a varios átomos de oxígeno. La desoxirribosa es un tipo de azúcar que contiene cinco átomos de carbono.
Un nucleótido libre consiste en tres grupos fosfato unidos a desoxirribosa, que luego se enlaza a una de las cuatro bases de nucleótidos: adenina, timina, guanina y citosina. Cuando se agrega un nucleótido a una cadena de ADN en crecimiento, dos de los grupos fosfato se desprenden, dejando el único grupo fosfato unido al azúcar. El azúcar desoxirribosa es similar al azúcar en el ácido ribonucleico, o ARN, pero le falta un átomo de oxígeno.