核小體由DNA和組蛋白(histone)構成。由4種組蛋白H2A、H2B、H3和H4， 每一種組蛋白各二個分子，形成一個組蛋白八聚體，約200 bp的DNA分子盤繞在組蛋白八聚體構成的核心結構外面，形成了一個核小體。這時染色質的壓縮包裝 比(packing ratio)為6左右，即DNA由伸展狀態壓縮了近6倍。200 bpDNA為平均長度；不同組織、不同類型的細胞，以及同一細胞里染色體的不同區段中，盤繞在 組蛋白八聚體核心外面的DNA長度是不同的。如真菌的可以短到只有154 bp，而海膽精子的可以長達260bp，但一般的變動范圍在180bp到200bp之間。在這 200bp中，146 bp是直接盤繞在組蛋白八聚體核心外面，這些DNA不易被核酸酶消化，其余的DNA是用于連接下一個核小體。連接相鄰2個核小體的DNA分子上結合了另一種組蛋白H1。組蛋白H1包含了一組密切相關的蛋白質，其數量相 當于核心組蛋白的一半，所以很容易從染色質中抽提出來。所有的H1被除去后 也不會影響到核小體的結構，這表明H1是位于蛋白質核心之外的。
核小體的形狀類似一個扁平的碟子或一個圓柱體，直徑為11 nm，高6 nm。染色質就是由一連串的核小體所組成。當一連串核小體呈螺旋狀排列構成纖絲狀時，DNA的壓縮包裝比約為40。纖絲本身再進一步壓縮后，成為常染色質的狀態時，DNA的壓縮包裝比約為1000。有絲分裂時染色質進一步壓縮為染色體，壓縮包裝比高達10 000，即只有伸展狀態時長度的萬分之一。
染色體是一個獨立行動的結構單位，在細胞分裂時傳遞給子細胞一份染色體拷貝。因此每條染色體必須能復制，所復制的拷貝最后分離并被正確地分配到兩個子細胞中。這些基本功能是由真核生物染色體三種特定的DNA序列所控制，即DNA復制起點、著絲粒和端粒。