Z-DNA是比較特殊的，它與其他DNA不同之處在于它是在減數第一次分裂前期中的偶線期產生的，約占DNA總量的0.3%。
Z-DNA的雙股螺旋為左旋型態，與B-DNA的右旋型態明顯有所差別。其結構每兩個堿基對重復出現一次。大小螺旋凹槽之間的差別較A型及B型小，只在寬度上有些微差異。這種型態并不常見，但某些特定情況可增加其存在的可能，如嘌呤-嘧啶交替序列、DNA超螺旋，或鹽份與某些陽離子(如Na+)濃度高時（中和了帶負電的磷酸基團，導致交替的嘌呤-嘧啶殘基呈現左手螺旋現象）。
Z-DNA能夠與B-DNA構成相互結合型態，這種結構會使一對堿基突出于雙螺旋之外。
DNA轉錄時，若局部變構為Z-DNA，可使DNA的轉錄活性降低。