Всички нуклеинови киселини са изградени от нуклеотиди. Те са свързани чрез нуклеотидни връзки в различно дълги поли-нуклеотидни вериги. Нуклеотидите са фосфатни естери на нуклеозидите. Нуклеозидите са изградени от пуринови или пиримидинови бази, които чрез N-гликозидна връзка са свързани с пентоза (захар с неразклонена верига, съдържаща пет въглеродни атома). Пентозите в нуклеиновите киселини са D-рибоза и 2-дезокси-D-рибоза, като и двете са във фуранозна форма. Нуклеозидите и нуклеотидите се означават съответно като -рибозиди и риботиди, дезоксирибозиди и дезоксириботиди. По този начин се извежда и обозначението на нуклеиновите киселини, тъй като в природата полунуклеотидните молекули (молекулите на нуклеиновите киселини) съдържат само риботиди или само дезоксириботиди. В рибозомната РНК (рРНК) има ограничено количество 2-метилрибоза, най-често свързана в 6-метилцитозин.
Наред с главните бази аденин, гуанин, тимин, цитозин и урацил са намерени ограничени количества и от т. нар. минорни бази.