核苷酸是组成核酸的基本单位。组成DNA的核苷酸是脱氧核糖核苷酸(deoxyribonucleotide)。组成RNA的是核糖核苷酸(ribonudeotide)。核苷酸可以进一步水解为核苷(nucleoside)和磷酸，核苷又可以水解为戊糖(pentose)和碱基(base)。核苷酸中的戊糖有核糖(ribose)和脱氧核糖(deoxyribose)两种，分别存在于核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸中。核苷酸中的碱基均为含氮杂环化合物，分属于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。核苷酸中的嘌呤碱基主要有鸟嘌呤(guanine)和腺嘌呤(adenine);嘧啶碱基主要有：尿嘧啶(uracil)、胞嘧啶(cytosine)和胸腺嘧啶(thymine)。其中尿嘧啶只存在于RNA中，而胸腺嘧啶只存在于DNA中。
碱基与戊糖以糖苷键相连接构成核苷，通常是戊糖的C1′与嘧啶碱的N1或嘌呤碱的N9相连接。核苷中的戊糖与磷酸以磷酸酯键连接构成核苷酸。体内核苷酸大多数是以核糖或脱氧核糖C5上羟基被磷酸化，形成5一核苷酸(5-nucleotide)。除一磷酸核苷外，体内还有核苷的二磷酸酯和三磷酸酯形式。以核糖腺苷酸为例，除AMP外，还有二磷酸腺苷(adenosine5-diphosphate ADP)及三磷酸腺苷(adenosine5-triphosphate ATP)。二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸多为核苷酸有关代谢中间产物或酶活性及代谢的调节物质。三磷酸核苷酸是参与核酸合成的直接形式，并同时为生理储能和供能的重要形式。