（1）DNA是由兩條極性相反並互補的多聚核苷酸鏈圍繞中心軸的雙螺旋結構。此螺旋為右螺旋，並存在大溝和小溝。
（2）兩條鏈中堿基之間按照A配對T、G配對C的互補原則，通過氫鍵連接並層疊於螺旋內側，其中堿基平麵與螺旋中心軸垂直。脫氧核糖通過磷酸二酯鍵構成的主鏈為螺旋骨架，糖環平麵與中心軸平行。DNA兩鏈間的維係主要靠氫鍵，其中A與T之間形成兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵。
（3）雙螺旋的直徑為2nm，兩個相鄰堿基的間距為0.34nm，每10個堿基的間距為3.4nm，構成一段完整的螺旋結構，其相鄰堿基的夾角為36°。
（4）兩條多聚核苷酸鏈間堿基配對的互補規律為：A配對T或T配對A、G配對C或C配對G，而且其分子比率為1。
天然存在的DNA幾乎都是右旋DNA，但後來在人工合成的DNA小片斷晶體中，發現過左旋DNA，這種左旋DNA稱為Z-DNA。1959年發現細菌細胞質中的DNA為雙螺旋閉環，稱為質粒（plasmid），還發現細菌φ×174DNA為單鏈閉環。現在，質粒DNA已作為基因工程操作的主要載體。
DNA雙螺旋結構模型的提出，為分子生物學的誕生和發展奠定了理論基礎。因為，根據其結構，可以從分子水平上闡明其生物學功能：
（1）DNA分子能自我複製有生命物質與無生命物質的主要區別在於自我複製和繁殖能力，並將遺傳信息傳遞到子代。根據DNA雙螺旋結構模型，在兩條多聚核苷酸鏈中，任何一條都可以作為另一條生物合成的模板，這一點明顯地不同於其他生物大分子。經過自我複製出來的每一個DNA分子中的一條鏈被保留下來。這種複製稱為半保留複製（Semi-conservative replication）。
上述DNA自我複製結果，已由1956年A.Kornberg在離體實驗中得到證實。他成功地從大腸杆菌（E.coli）中提取一種DNA聚合酶。在離體條件下，用腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和胸腺嘧啶的脫氧核糖核苷三磷酸作為DNA的前體並以預先製備好的DNA作為“模板”或“引物”，在DNA聚合酶的催化作用下，便可以從核苷三磷酸前體的混合物合成和模板一樣新生的DNA。其反應式如下：
這種把親代的遺傳信息傳遞到子代，其遺傳基因再進一步通過轉錄、翻譯，最終生物合成的蛋白質。其結構及特征保留了親代的特征，稱為分子遺傳。
（2）DNA是遺傳基因的載體其分子質量很大，可以大至數100ku。DNA是由兩條多聚核苷酸鏈組成，每一條鏈由眾多核苷酸通過磷酸二酯鍵連接而成。一個核苷酸由一分子脫氧核糖、1個磷酸基和4種堿基［腺嘌呤：A（Adenine）、胞嘧啶：C（Cytosine）、鳥嘌呤：G（Guanine）、胸腺嘧啶：T（Thymine）］中的任一種組合而成。DNA雙螺旋結構模型的一段可直觀表示如下：
這種生物大分子，以堿基種類不同和排列方式的差異，可容納大量基因信息，譬如一種微小的細菌DNA可蘊藏著數千個基因，便可複製、轉錄和翻譯合成成百上千個結構和特性不同的蛋白質。
（3）DNA雙螺旋結構模型為遺傳信息的保存、傳遞和利用提供了基礎根據1970年Crick等人提出的分子生物學中心法則，其遺傳信息傳遞從DNA分子中基因的自我複製開始，通過轉錄合成信息核糖核酸（mRNA），然後在核糖體核糖核酸（rRNA）、轉移核糖核酸（tRNA）及多種酶、化學能、微量元素和輔助因子參與下翻譯合成特定的蛋白質。換句話說，特定的蛋白質是由特定的DNA基因所決定的，是特定DNA基因信息傳遞的結果。雖然DNA並不直接參與蛋白質合成，但它控製和調節著蛋白質的合成，決定著物種特性和蛋白質結構及其生物學功能。因此，隻要采用科學方法育種（或改變DNA結構），便可使物種產生遺傳或變異，向著有利於人類或生產需要的方向進行調節控製，生產出許許多多人類所需要的食品及生化製品。
（4）DNA的調節功能DNA是生物功能大分子，可容納成百上千基因。裏麵的基因有表達的、不表達的、有連續的和不連續的等。1951年，B.McClintock等人發現DNA上的一些基因並不是固定不變的，而是可移動基因（或轉位基因），提出了跳躍基因（junping gene）概念。
活細胞在進行生命活動過程中有著複雜的化學變化，但是，這些變化又是很有秩序、有條不紊地進行著的，這說明活細胞本身有自我調節的機能。1961年，法國分子生物學家F.Jacob和J.Monod首次證實在大腸杆菌（E·coli）基因調節事實，提出了乳糖操縱子（Lac operon）假說。