DNA的一级结构，就是指4种脱氧核苷酸的链接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学构成。

由四种脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的长链高分子多聚体为DNA分子的一级结构。DNA分子中第一个核苷酸的3'-羟基与第二个核苷酸的5'-磷酸基脱水形成3',5'-磷酸二酯键,第二个核苷酸的3'-羟基又与第三个核苷酸的磷酸基脱水形成3',5'-磷酸二酯键，依此类推，形成线性多聚体。DNA分子中第一个核苷酸的5'-磷酸与最末一个核苷酸的3'-羟基都未参与形成3',5'-磷酸二酯键，故分别称为5'-磷酸端(或5'-端)和3'羟基端(或3'-端)。

DNA的一级结构是指构成核酸的四种基本组成单位——脱氧核糖核苷酸通过3',5'－磷酸二酯键彼此连接起来的线形多聚体，以及起基本单位－脱氧核糖核苷酸的排列顺序。所以，DNA一级结构的维系键是磷酸二酯键