Den genetiska informationen i alla celler finns i sekvensen av kvävebaser i de extremt långa DNA-molekylerna. Till skillnad från DNA i eukaryota celler, som befinner sig i kärnan, är DNA i bakterieceller inte instängd i en membranbunden organell utan uppträder som en lång spole fördelad i cytoplasman. I många bakterier finns DNA:t i form av en enda cirkulär kromosom, även om vissa bakterier kan innehålla två kromosomer, och i vissa fall är DNA:t linjärt snarare än cirkulärt. Ett varierande antal mindre, vanligtvis cirkulära (men ibland linjära) DNA-molekyler, så kallade plasmider, kan bära hjälpinformation.

Basernas sekvens i DNA har bestämts för hundratals bakterier. Mängden DNA i bakteriekromosomer varierar från 580 000 baspar i Mycoplasma genitalium till 4 700 000 baspar i E. coli till ungefär 9 450 000 baspar i Myxococcus xanthus. Sorangium cellulosum, en myxobakterie, har ett av de största bakteriegenomerna med över 13 miljoner baspar. Längden på E. coli-kromosomen, om den avlägsnas från cellen och sträcks ut till sin fulla längd, är cirka 1,2 mm, vilket är slående med tanke på att cellens längd är cirka 0,001 mm.

Som i alla organismer innehåller bakteriellt DNA de fyra kvävehaltiga baserna adenin (A), cytosin (C), guanin (G) och tymin (T). Reglerna för basparning för dubbelsträngade DNA-molekyler kräver att antalet adenin- och tyminbaser är lika stort och att antalet cytosin- och guaninbaser också är lika stort. Förhållandet mellan antalet par av G- och C-baser och antalet par av A- och T-baser är en viktig indikator på evolutionära och adaptiva genetiska förändringar inom en organism. Andelen, eller det molära förhållandet, av G + C kan mätas som G + C dividerat med summan av alla baser (A + T + G + C) multiplicerat med 100 procent. Den utsträckning i vilken G + C-förhållandet varierar mellan organismer kan vara avsevärd. Hos växter och djur är andelen G + C ungefär 50 procent. En mycket större variation i andelen G + C ses i prokaryoter och sträcker sig från cirka 25 procent i de flesta Mycoplasma till cirka 50 procent i E. coli och nästan 75 procent i Micrococcus, aktinomyceter och frukterande myxobakterier. G + C-innehållet inom en art i ett enda släkte är dock mycket likartat.