DNA雙螺旋結構的特點在于由脫氧核糖和磷酸基通過酯鍵交替連接而成。主鏈共有兩條，它們以一種類似麻花的方式盤旋在一起，相互平行但方向相反，形成雙螺旋的結構。1952年，奧地利裔美國生物化學家查伽夫測定了DNA中四種堿基的含量，發現腺嘌呤和胸腺嘧啶的數量相等，鳥嘌呤和胞嘧啶的數量也相等。這個發現讓沃森和克里克立即想到四種堿基之間存在著一種兩兩對應的關系，即腺嘌呤與胸腺嘧啶的配對以及鳥嘌呤與胞嘧啶的配對。