Struktur kimia RNA sangat serupa dengan DNA, tetapi berbeza dalam tiga cara utama:

• Tidak seperti DNA yang berpilin kembar, RNA merupakan molekul berpilin tunggal[1] dalam banyak biologi peranan dan mempunyai rantaian yang lebih pendek.[2] Bagaimanapun, RNA boleh membentuk heliks kembar berlembar satu melalui pempasangan bes lengkap, seperti dalam tRNA.
• DNA mengandungi deoksiribosa manakala RNA pula mengandungi ribosa[3] (deoksiribosa tidak ada kumpulan hidroksil melekat kepada cincin pentosa dalam posisi 2'). Kumpulan hidroksil ini menjadikan RNA kurang stabil daripada DNA kerana ia lebih cenderung kepada hidrolisis.
• Bes nitrogen yang melengkapi adenina dalam DNA adalah timina, sedangkan bahan yang menggantikan tiamina dalam RNA adalah urasil, sejenis bentuk timina yang tidak dimetilkan.

RNA yang aktif secara biologinya termasuk mRNA, tRNA, rRNA, nRNA, dan RNA bukan pengekod yang lain mengandungi urutan pelengkap diri yang membolehkan bahagian RNA melipat[4] dan sepasang dengan dirinya untuk membentuk dua heliks. Analisis RNA menunjukkan bahawa urutan-urtuan ini sangat teratur. Tidak seperti DNA, struktur molekul-molekul RNA ini tidak terdiri daripada dua heliks tetapi gabungan pendek heliks yang dipadatkan bersama ke dalam struktur yang mirip dengan protein.Dengan cara ini, RNA boleh mencapai pemangkinan kimia (seperti enzim).[5] Misalnya, penentuan struktur ribosom—enzim yang memangkinkan pembentukan ikatan peptida—menunjukkan bahawa tapak aktifnya terdiri sepenuhnya daripada RNA.[6]