Die Pyrimidin-Basen der DNA sind Cytosin und Thymin. Ein Pyrimidin kombiniert mit einem Purin bildet eine Sprosse der DNA-Doppelhelix. Nukleotide, die Bausteine der DNA, bestehen aus einer Phosphatgruppe, einem Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen und entweder einem Purin oder einem Pyrimidin.
Purine haben einen Doppelring, während Pyrimidine nur einen einzigen Ring haben. Jede Pyrimidinstruktur ist so spezifisch, dass sie nur an eine Purinart bindet. Zur Veranschaulichung paaren sich Cytosin und Guanin, während Thymin mit Adenin ein Paar bildet. Purine paaren sich nicht miteinander und Pyrimidine paaren sich nicht. Die Paarung eines Purins nur mit einem Pyrimidin ist wichtig, da es die Breite des DNA-Moleküls konstant hält.