Genetická informace všech buněk se nachází v sekvenci dusíkatých bází v extrémně dlouhých molekulách DNA. Na rozdíl od DNA v eukaryotických buňkách, která se nachází v jádře, není DNA v bakteriálních buňkách uzavřena v membránově vázané organele, ale jeví se jako dlouhá spirála rozmístěná v cytoplazmě. V mnoha bakteriích je DNA přítomna jako jediný kruhový chromozom, ačkoli některé bakterie mohou obsahovat dva chromozomy a v některých případech je DNA spíše lineární než kruhová. Různý počet menších, obvykle kruhových (i když někdy lineárních) molekul DNA, nazývaných plazmidy, může nést pomocnou informaci.
Sekvence bází v DNA byla určena u stovek bakterií. Množství DNA v bakteriálních chromozomech se pohybuje od 580 000 párů bází u Mycoplasma genitalium přes 4 700 000 párů bází u E. coli až po zhruba 9 450 000 párů bází u Myxococcus xanthus. Sorangium cellulosum, myxobakterie, má jeden z největších bakteriálních genomů, který obsahuje více než 13 milionů párů bází. Délka chromozomu E. coli, pokud je vyjmut z buňky a natažen na maximum, je asi 1,2 mm, což je zarážející vzhledem k tomu, že délka buňky je asi 0,001 mm.
Stejně jako u všech organismů obsahuje bakteriální DNA čtyři dusíkaté báze adenin (A), cytosin (C), guanin (G) a tymin (T). Pravidla párování bází pro dvouvláknové molekuly DNA vyžadují, aby počet bází adeninu a thyminu byl stejný a aby počet bází cytosinu a guaninu byl také stejný. Vztah mezi počtem párů bází G a C a počtem párů bází A a T je důležitým ukazatelem evolučních a adaptivních genetických změn v organismu. Podíl neboli molární poměr G + C lze měřit jako podíl G + C a součtu všech bází (A + T + G + C) vynásobený 100 procenty. Rozsah, v jakém se poměr G + C u jednotlivých organismů liší, může být značný. U rostlin a živočichů je podíl G + C přibližně 50 procent. Daleko větší rozmezí v podílu G + C je pozorováno u prokaryot, které sahá od přibližně 25 procent u většiny Mycoplasma přes přibližně 50 procent u E. coli až po téměř 75 procent u Micrococcus, aktinomycet a plodnic myxobakterií. Obsah G + C v rámci jednoho druhu v rámci jednoho rodu je však velmi podobný.
.