一級結構
DNA的一級結構，是指4種核苷酸的連接及其排列順序，表示了該DNA分子的化學構成。
DNA的一級結構決定其高級結構，如B-DNA中多G-C區易形成左手螺旋DNA（Z-DNA），而反向重復的DNA片段易出現發夾結構等。這些高級結構又決定和影響著一級結構的功能。
二級結構
DNA的二級結構是指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所生成的雙螺旋結構。
通常情況下，DNA的二級結構分兩大類：一類是右手螺旋，如A-DNA和B-DNA，DNA通常是以右手螺旋形式存在的；另一類是左手螺旋，即Z-DNA。
高級結構
DNA的高級結構，是指DNA雙螺旋進一步扭曲盤繞所形成的更復雜的特定空間結構，包括超螺旋、線性雙鏈中的紐結（kink）、多重螺旋等。其中，超螺旋結構是DNA高級結構的主要形式，可分為正超螺旋（右手超螺旋）與負超螺旋（左手超螺旋）兩大類，負超螺旋是細胞內常見的DNA高級結構形式，正超螺旋是過度纏繞的雙螺旋。它們在不同類型的拓撲異構酶作用下或在特殊情況下可以相互轉變。