Il tipo di legame che mantiene le basi accoppiate insieme in una doppia elica del DNA è chiamato legame idrogeno. I legami idrogeno sono legami chimici deboli che si formano tra un atomo elettronegativo e un atomo di idrogeno legato a un atomo elettronegativo. Nel DNA, i legami idrogeno si formano tra gli atomi di azoto delle purine (adenina e guanina) e gli atomi di ossigeno delle pirimidine (timina e citosina). I legami idrogeno tra le coppie di basi sono ciò che tiene insieme i due filamenti di DNA nella doppia elica.