配列やその他の条件によって、核酸は様々な構造モチーフを形成し、それが生物学的に重要であると考えられている。

Stem-loop Stem-loop intramolecular base pairingは一本鎖DNAや、より一般的にはRNAで発生し得るパターンである。 ヘアピンやヘアピンループとも呼ばれる。 同じ鎖の2つの領域が塩基対を形成して二重らせんを形成し、その末端が対になっていないループを形成している。 この構造は、多くのRNA二次構造の主要な構成要素である。 十字形DNA 十字形DNAは、少なくとも6塩基の逆方向反復配列が必要で、十字形の茎、分岐点、ループからなる構造を形成し、負のDNAスーパーコイルによって安定化される非B DNAの一形態である。 十字型DNAには、折り畳まれたものと展開されたものの2種類があることが知られている。 G-四重鎖 G-四重鎖二次構造（G4）は、グアニンを多く含む配列によって核酸中に形成される。 グアニンを多く含む配列によって核酸中に形成され、らせん状でグアニン四重鎖を持ち、1本、2本、4本の鎖から構成される。 D-ループ D-ループは、二本鎖DNA分子の2本の鎖が、3本目のDNA鎖によって引き離されているDNA構造である。 R-loopはD-loopと似ているが、この場合、第3の鎖はDNAではなくRNAである。 3本目の鎖は、一方の主鎖と相補的な塩基配列を持ち、それと対になって、その領域でもう一方の相補的な主鎖を置き換えます。 したがって、その領域内では、3本鎖DNAの一形態である。 この用語を紹介した論文の図には、Dループが大文字の「D」のような形で描かれており、ずれた鎖が「D」のループを形成していることが示されている。