Các xương sống hóa học của chuỗi xoắn kép được tạo thành từ các phân tử đường và photphat được nối với nhau bằng các liên kết hóa học, được gọi là xương sống đường-photphat. Hai sợi xoắn được kết nối với nhau thông qua sự tương tác giữa các cặp nucleotide, còn được gọi là cặp bazơ. Năm 1953, Francis Crick và James Watson lần đầu tiên mô tả cấu trúc phân tử của DNA, mà họ gọi là chuỗi xoắn kép, trên tạp chí Nature.