Informația genetică a tuturor celulelor rezidă în secvența de baze azotate din moleculele extrem de lungi de ADN. Spre deosebire de ADN-ul din celulele eucariote, care rezidă în nucleu, ADN-ul din celulele bacteriene nu este sechestrat într-un organit legat de membrană, ci apare ca o bobină lungă distribuită prin citoplasmă. La multe bacterii, ADN-ul este prezent sub forma unui singur cromozom circular, deși unele bacterii pot conține doi cromozomi, iar în unele cazuri ADN-ul este mai degrabă liniar decât circular. Un număr variabil de molecule de ADN mai mici, de obicei circulare (deși uneori liniare), numite plasmide, pot transporta informații auxiliare.

Succesiunea bazelor din ADN a fost determinată pentru sute de bacterii. Cantitatea de ADN din cromozomii bacterieni variază de la 580.000 de perechi de baze la Mycoplasma genitalium la 4.700.000 de perechi de baze la E. coli până la aproximativ 9.450.000 de perechi de baze la Myxococcus xanthus. Sorangium cellulosum, o myxobacterie, are unul dintre cele mai mari genomuri bacteriene, care conține peste 13 milioane de perechi de baze. Lungimea cromozomului E. coli, dacă este scos din celulă și întins la maxim, este de aproximativ 1,2 mm, ceea ce este surprinzător având în vedere faptul că lungimea celulei este de aproximativ 0,001 mm.

Ca la toate organismele, ADN-ul bacterian conține cele patru baze azotate adenină (A), citozină (C), guanină (G) și timină (T). Regulile de împerechere a bazelor pentru moleculele de ADN bicatenar impun ca numărul bazelor adenină și timină să fie egal și ca numărul bazelor citozină și guanină să fie, de asemenea, egal. Relația dintre numărul de perechi de baze G și C și numărul de perechi de baze A și T este un indicator important al schimbărilor genetice evolutive și adaptative în cadrul unui organism. Proporția, sau raportul molar, de G + C poate fi măsurată ca G + C împărțit la suma tuturor bazelor (A + T + G + C) înmulțită cu 100 %. Măsura în care proporțiile G + C variază între organisme poate fi considerabilă. La plante și animale, proporția de G + C este de aproximativ 50 la sută. La procariote se observă o gamă mult mai largă de proporții de G + C, care variază de la aproximativ 25 % în majoritatea Mycoplasma la aproximativ 50 % în E. coli și până la aproape 75 % în Micrococcus, actinomicete și myxobacterii fructifere. Cu toate acestea, conținutul de G + C în cadrul unei specii dintr-un singur gen este foarte similar.

.