单个核苷酸是由含氮有机碱（称碱基）、戊糖（即五碳糖）和磷酸三部分构成的.
碱基（base）：构成核苷酸的碱基分为嘌呤（purine）和嘧啶>；（pyrimi-dine）二类.前者主要指腺嘌呤（adenine,A）和鸟嘌呤（guanine,G）,DNA和RNA中均含有这二种碱基.后者主要指胞嘧啶（cytosine,C）胸腺嘧啶（thymine,T）和尿嘧啶（uracil,U）,胞嘧啶存在于DNA和RNA中,胸腺嘧啶只存在于DNA中,尿嘧啶则只存在于RNA中.这五种碱基的结构如图.
嘌呤环上的N-9或嘧啶环上的N-1是构成核苷酸时与核糖（或脱氧核糖）形成糖苷键的位置.
此外,核酸分子中还发现数十种修饰碱基（themodifiedcomponent）,又称稀有碱基,（unusualcomponent）.它是指上述五种碱基环上的某一位置被一些化学基团（如甲基化、甲硫基化等）修饰后的衍生物.一般这些碱基在核酸中的含量稀少,在各种类型核酸中的分布也不均一.如DNA中的修饰碱基主要见于噬菌体DNA,RNA中以tRNA含修饰碱基最多.
戊糖（五碳糖）：RNA中的戊糖是D－核糖（即在2号位上连接的是一个羟基）,DNA中的戊糖是D－2－脱氧核糖（即在2号位上只连一个H）.D－核糖的C－2所连的羟基脱去氧就是D－2脱氧核糖.
戊糖C－1所连的羟基是与碱基形成糖苷键的基团,糖苷键的连接都是β－构型.
核苷（nucleoside）：由D－核糖或D－2脱氧核糖与嘌呤或嘧啶通过糖苷键连接组成的化合物.核酸中的主要核苷有八种.
核苷酸（nucleotide）：核苷酸与磷酸残基构成的化合物,即核苷的磷酸酯.核苷酸是核酸分子的结构单元.核酸分子中的磷酸酯键是在戊糖C-3’和C-5’所连的羟基上形成的,故构成核酸的核苷酸可视为3’－核苷酸或5’－核苷酸.DNA分子中是含有A,G,C,T四种碱基的脱氧核苷酸；RNA分子中则是含A,G,C,U四种碱基的核苷酸.
当然核酸分子中的核苷酸都以形式存在,但在细胞内有多种游离的核苷酸,其中包括一磷酸核苷、二磷核苷和三磷酸核苷.