O DNA em uma célula geralmente existe como um conjunto de moléculas organizadas em estruturas chamadas cromossomos. Cada cromossomo é uma molécula única de DNA, que pode ser extremamente longa e enrolada. Em organismos eucarióticos, como humanos, células normalmente contém várias moléculas de DNA, cada uma em um cromossomo diferente. Humanos, por exemplo, têm 46 cromossomos em cada célula somática, o que significa que existem 46 moléculas de DNA distintas no núcleo dessas células. Em organismos procarióticos, como bactérias, geralmente há uma única molécula de DNA circular, mas às vezes pode haver fragmentos adicionais chamados plasmídeos. Portanto, o DNA tem um caráter de um conjunto de moléculas, pelo menos em organismos multicelulares e complexos.