Los dos lados del ADN se mantienen unidos por enlaces de hidrógeno. Estos enlaces contribuyen a la estructura característica de doble hélice propuesta por los científicos James Watson y Francis Crick en 1953. Los enlaces de hidrógeno se forman entre cuatro nitrógeno bases encontradas dentro del ADN.
Las bases nitrogenadas que contribuyen a la estructura del ADN son adenina, timina, citosina y guanina. Cada adenina forma dos enlaces de hidrógeno con la timina y no interactúa ni se une a la citosina o guanina en circunstancias normales. De manera similar, la citosina forma tres enlaces de hidrógeno con la guanina y no interactúa con la timina o la adenina. La unión inadecuada de hidrógeno entre las bases puede llevar a errores que deben ser reconocidos y corregidos por un proceso llamado reparación de desajustes de ADN.