DNA分子的損傷類型有多種。UV照射后DNA分子上的兩個相鄰的胸腺嘧啶(T)或胞嘧啶(C)之間可以共價鍵連結形成環丁酰環，這種環式結構稱為二聚體。胸腺嘧啶二聚體的形成是 UV對DNA分子的主要損傷方式。
Χ射線、γ射線照射細胞后，由細胞內的水所產生的自由基既可使DNA分子雙鏈間氫鍵斷裂,也可使它的單鏈或雙鏈斷裂。化學物中的博萊霉素、甲基磺酸甲烷等烷化劑也能造成鏈的斷裂。
絲裂霉素C可造成DNA分子單鏈間的交聯，這種情況常發生在兩個單鏈的對角的鳥嘌呤之間。鏈的交聯也往往帶來DNA分子的斷裂。
DNA 分子還可以發生個別堿基或核苷酸的變化。例如堿基結構類似物5-溴尿嘧啶等可以取代個別堿基，亞硝酸能引起堿基的氧化脫氨反應，原黃素（普魯黃）等吖啶類染料和甲基氨基偶氮苯等芳香胺致癌物可以造成個別核苷酸對的增加或減少而引起移碼突變（見基因突變）。
一種 DNA損傷劑往往可以同時引起幾種類型的損傷，其損傷效應的大小和類型與劑量及細胞所處的周期狀態有關。