1.变性：
双螺旋的稳定靠碱基堆积力和氢键的相互作用来共同维持。如果因为某种因素破坏了这两种非共价键力，导致DNA两条链完全解离，就称为变性。导致变性的因素可以有温度过高、盐浓度过低及酸碱过强等。DNA变性是二级结构的破坏，双螺旋解体的过程，碱基对氢键断开，碱基堆积力遭到破坏，但不伴随共价键的断裂，这有别于。DNA一级结构破坏引起的DNA降解过程。
DNA变性常伴随一些物理性质的改变，如黏度降低，浮力密度增加，尤其重要的是光密度的改变。如前所述，核酸分子中碱基杂环的共轭双键，使核酸在260nm波长处有特征性光吸收。在双螺旋结构中，平行碱基堆积时，相邻碱基之间的相互作用会导致双螺旋DNA在波长260nm的光吸收比相同组成的游离核苷酸混合物的光吸收值低40%，这种现象称为减色效应。DNA变性后改变这一效应，与未发生变性的相同浓度DNA溶液相比，变性DNA在波长260nm的光吸收增强，这一现象称为增色效应。
DNA的变性发生在一定的温度范围内，这个温度范围的中点称为融解温度，用Tm表示。当温度达到融解温度时，DNA分子内50%的双螺旋结构被破坏。Tm值与DNA的碱基组成和变性条件有关。DNA分子的GC含量越高，Tm值也越大。Tm值还与DNA分子的长度有关，DNA分子越长，Tm值越大。此外，溶液离子浓度增高也可以使Tm值增大。
2.复性：
DNA的变性是可逆的。在适宜条件下，如温度或pH值逐渐恢复到生理范围，分离的DNA双链可以自动退火，再次互补结合形成双螺旋，这个过程称为复性。
复性时，互补链之间的碱基互相配对，这个过程分为两个阶段。首先，溶液中的单链DNA不断彼此随机碰撞;如果它们之间的序列有互补关系，两条链经一系列的G-C、A-T配对，产生较短的双螺旋区。然后，碱基配对区沿着DNA分子延伸形成双链DNA分子。DNA复性后，变性引起的性质改变也得以恢复。