DNA分子以两条反向平行的单链DNA通过碱基对之间的氢键相连组成的双螺旋结构存在。单链DNA可由DNA分子经过热处理或碱处理而产生。
单链DNA在分子流体力学性质、吸收光谱、碱基反应性质等方面都和双链DNA不同。遗传信息的转录只在某一条单链DNA的某些片段进行。
一般将双链DNA中作为模板的那条DNA单链称为模板链、转录链、反义链(或负义链、-DNA),它不具有遗传信息;与转录模板链碱基对互补的那条DNA链称为非模板链、编码链、有义链(或正义链、+DNA),遗传信息存在于这条单链上。