Struktura podwójnej helisy utrzymywana jest dzięki wiązaniom wodorowym, która powstają pomiędzy komplementarnymi parami zasad azotowych. Adenina łączy się z tyminą za pomocą podwójnego wiązania wodorowego, z kolei cytozyna z guaniną - za pomocą potrójnego wiązania wodorowego. Ponad to w utrzymywaniu struktury cząsteczki DNA pomagają także oddziaływania hydrofobowe powstające między sąsiadującymi ze sobą parami zasad jednego łańcucha.