Nhiễm sắc thể được cấu trúc bởi 2 thành phần chính là:

Vật chất di truyền ở sinh vật nhân sơ chỉ là phân tử ADN trần, không liên kết với prôtêin, mạch xoắn kép dạng vòng, chưa có cấu trúc NST điển hình. Còn ở sinh vật nhân thực NST được cấu tạo từ chất nhiễm sắc bao gồm chủ yếu là ADN và prôtêin histon.