双链DNA，由两条DNA单链通过碱基互补作用而构成的DNA分子。

单链由脱氧核糖和磷酸基团交替连接，其中每个脱氧核糖还连接了一个碱基（可能为鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶或腺嘌呤）。这样的一条单链和另一条反向平行的单链之间通过碱基互补配对作用（其中腺嘌呤（‌A）‌与胸腺嘧啶（‌T）‌之间通过两个氢键配对，鸟嘌呤（‌G）‌与胞嘧啶（‌C）‌之间通过三个氢键配对）形成平面双链，平面双链再通过空间螺旋构成DNA双螺旋链。

在研究细胞分裂时，有时称这种双链为染色质丝，多条染色质丝缠绕形成染色体。在不分裂的细胞中是看不到染色体的。

双链DNA是真核生物遗传信息的主要载体。碱基互补配对原则，为遗传信息的准确传递提供了保障。