すべての細胞の遺伝情報は、DNAという非常に長い分子の中の窒素塩基の配列に存在する。 核に存在する真核細胞のDNAとは異なり、細菌細胞のDNAは膜に結合したオルガネラに隔離されず、細胞質中に分布する長いコイルとして現れる。 多くの細菌では、DNAは単一の円形染色体として存在するが、2本の染色体を含む細菌もあり、場合によっては円形ではなく線状のDNAを持つこともある。 プラスミドと呼ばれる、より小さな、通常は円形の（時には直鎖状の）DNA分子が、補助的な情報を運ぶことができる。

DNA中の塩基配列は、数百の細菌について決定されている。 細菌の染色体に含まれるDNAの量は、マイコプラズマ・ジェニタリウムの58万塩基対から大腸菌の470万塩基対、ミクソコッカス・キサンサスのおよそ945万塩基対までと幅がある。 ミクソバクテリアの一種であるSorangium cellulosumは、1300万塩基対を超える最大の細菌ゲノムの一つを有している。 大腸菌の染色体を細胞から取り出して最大限に伸ばした長さは約1.2mmで、細胞の長さが約0.001mmであることを考えると、これは驚くべきことです。

すべての生物と同様に、細菌のDNAにはアデニン (A) 、シトシン (C) 、グアニン (G) 、チミン (T) の4つの窒素塩基が含まれています。 二本鎖DNA分子の塩基対形成の規則では、アデニン塩基とチミン塩基の数が等しく、シトシン塩基とグアニン塩基の数も等しいことが要求されています。 G塩基とC塩基の対の数とA塩基とT塩基の対の数の関係は、生物内の進化的、適応的な遺伝的変化の重要な指標となる。 G＋Cの割合、すなわちモル比は、G＋Cを全塩基の和（A＋T＋G＋C）で割って100％をかけたものとして測定することができる。 G + Cの比率は、生物によってかなり異なる場合がある。 動植物では、G＋Cの比率は50％程度である。 原核生物では、G＋Cの割合にはるかに広い範囲が見られ、ほとんどのマイコプラズマの約25％から大腸菌の約50％、ミクロコッカス、放線菌、結実性ミクソバクテリアの約75％にまで広がっている。 しかし、1つの属の中の種内のG＋Cの含有量は非常に似ている

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