I nucleotidi possiedono una struttura comune con tre elementi molecolari: un fosfato,  uno zucchero a 5 atomi di carbonio, detto pentoso e una base azotata. Lo zucchero pentoso è il desossiribosio per il DNA  e il ribosio nell'RNA.

Gli atomi dello zucchero pentoso sono numerati da 1 a 5 con un apice (si pronuncia  C 1' = C uno primo, ecc. ) per distinguerli dagli atomi di carbonio della base azotata.

Il gruppo fosforico è legato nella posizione C 5' mentre il carbonio C 1' è legato alla base azotata attraverso un legame β-N-glicosidico sul gruppo amminico in posizione 1 di una pirimidina o in posizione 9 di una purina.