Minden sejt genetikai információja a DNS rendkívül hosszú molekuláiban található nitrogénbázisok sorrendjében található. Az eukarióta sejtek DNS-ével ellentétben, amely a sejtmagban található, a baktériumsejtek DNS-e nem egy membránhoz kötött organellumban van elzárva, hanem a citoplazmában elosztott hosszú tekercsként jelenik meg. Sok baktériumban a DNS egyetlen körkörös kromoszómaként van jelen, bár egyes baktériumok két kromoszómát is tartalmazhatnak, és néhány esetben a DNS nem körkörös, hanem lineáris. Változó számú kisebb, általában körkörös (bár néha lineáris) DNS-molekula, úgynevezett plazmidok hordozhatnak segédinformációt.

A DNS bázisainak sorrendjét több száz baktérium esetében határozták meg. A baktérium kromoszómákban lévő DNS mennyisége a Mycoplasma genitalium 580 000 bázispárjától az E. coli 4 700 000 bázispárján át a Myxococcus xanthus nagyjából 9 450 000 bázispárjáig terjed. A Sorangium cellulosum, egy myxobaktérium, az egyik legnagyobb bakteriális genommal rendelkezik, amely több mint 13 millió bázispárt tartalmaz. Az E. coli kromoszóma hossza, ha kivesszük a sejtből és a legteljesebb hosszában kinyújtjuk, körülbelül 1,2 mm, ami figyelemre méltó annak fényében, hogy a sejt hossza körülbelül 0,001 mm.

A baktérium DNS – mint minden szervezetben – a négy nitrogénbázist, az adenint (A), a citozint (C), a guanint (G) és a timint (T) tartalmazza. A kettős szálú DNS-molekulák bázispárosodásának szabályai megkövetelik, hogy az adenin és a timin bázisok száma egyenlő legyen, és hogy a citozin és a guanin bázisok száma is egyenlő legyen. A G és C bázispárok, valamint az A és T bázispárok száma közötti kapcsolat fontos mutatója a szervezeten belüli evolúciós és adaptív genetikai változásoknak. A G + C aránya, vagy mólaránya úgy mérhető, hogy a G + C-t elosztjuk az összes bázis (A + T + G + C) összegének 100 százalékkal való szorzatával. A G + C arányok jelentős mértékben változhatnak az egyes szervezetek között. A növényekben és az állatokban a G + C aránya körülbelül 50 százalék. A prokariótáknál a G + C aránya sokkal szélesebb skálán mozog, a legtöbb Mycoplasma körülbelül 25 százalékától az E. coli körülbelül 50 százalékán át a Micrococcus, az aktinomiceták és a gyümölcsös myxobaktériumok közel 75 százalékáig. A G+C-tartalom azonban egyetlen nemzetségen belül egy fajon belül nagyon hasonló.