Молекула ДНК имеет стабильную пространственную структуру благодаря нескольким факторам:

• Водородные связи между комплементарными парами азотистых оснований. 15 Между аденином и тимином могут образовываться две, а между гуанином и цитозином — три водородных связи. 1 Комплементарные пары азотистых оснований одинаковы по размерам и форме, обращены внутрь молекулы ДНК и лежат в одной плоскости. 1
• Гидрофобные взаимодействия между основаниями. 1 Они обеспечивают стабилизацию структуры спирали. 1
• Взаимодействие с водой. 3 Оно поддерживает пространственное строение двойной спирали: она принимает максимально компактную структуру для уменьшения поверхности контакта с водой и направляет гидрофобные гетероциклические основания вовнутрь спирали. 3

Кроме того, третичная структура ДНК эукариот формируется в результате её взаимодействия с белками: разнообразные белки связываются с отдельными участками ДНК и обеспечивают суперспирализацию и компактизацию молекулы. 1