Ribonukleiinihapossa (RNA) on useita rakennetasoja, joita kuvataan ensisijaiseksi rakenteeksi, toissijaiseksi rakenteeksi, tertiääriseksi rakenteeksi ja kvaternaariseksi rakenteeksi. RNA: n ensisijainen rakenne viittaa sen geneettisten informaatioyksiköiden sekvenssiin, jota kutsutaan nukleotideiksi. Sen toissijainen rakenne koostuu pareista, jotka muodostuvat, kun sekvenssin nukleotidit sitoutuvat toisiinsa. Tertiäärinen rakenne on edelleen monimutkaisempi, ja se kattaa toissijaisen rakenteen alueiden väliset vuorovaikutukset ja koko molekyylin. Kvaternaarinen rakenne pätee vain silloin, kun useat RNA -ketjut ovat vuorovaikutuksessa keskenään, ja kaikki vuorovaikutukset tai rakenteelliset muutokset, jotka tapahtuvat näiden ketjujen tullessa yhteen.
RNA: n primaarirakenne koostuu yleensä yhdestä nukleotidisäikeestä. Tästä säikeestä löytyy neljä nukleotidityyppiä, joita kutsutaan adeniiniksi (A), sytosiiniksi (C), guaniiniksi (G) ja urasiiliksi (U). Monet nukleotidit modifioidaan RNA: ssa lisäämällä tai vähentämällä atomeja alkuperäisiin nukleotideihin tai poistamalla niiden ominaisuuksia. On olemassa satoja erilaisia nukleotidimuutoksia, ja niiden vaikutukset vaihtelevat RNA -molekyylityypin, lajin, jossa muutos tapahtuu, ja ympäristön mukaan, jossa muutos tehdään. Useimmilla näistä nukleotidimuunnoksista on tavanomaiset kuvaavat koodit, kuten nukleotidit tekevät, mutta ne eivät yleensä ole niin tunnettuja.
RNA: n sekundaarirakenne ja deoksiribonukleiinihapon (DNA) kaksoiskierukat muodostuvat samalla tavalla, jossa nukleotidit sitoutuvat yhteen emäspareiksi, jolloin saadaan molekyylille kokonaisrakenne. RNA: n toissijaisen rakenteen muodostumisessa on merkittäviä eroja verrattuna DNA -kaksoiskierreihin. Sekä RNA: ssa että DNA: ssa sytosiini sitoutuu guaniiniin, mutta adeniini sitoutuu RNA: ssa urasiiliin, ei tymiiniin. RNA: n toissijainen rakenne on harvoin kaksoiskierre; se muodostaa erilaisia erityisiä silmukoita, pullistumia ja kierukkatyyppejä, jotka on kohdistettu hyvin eri tavalla kuin mitä DNA: ssa nähdään. RNA: n toissijainen rakenne on yleensä monimutkaisempi, vaikkakaan ei välttämättä vähemmän järjestetty, kuin DNA -kaksoiskierukat.
RNA: n tertiäärinen rakenne mahdollistaa molekyylin taittumisen täysin toimivaan konformaatioon. Joillakin RNA -molekyyleillä on tertiäärisen rakenteensa vuoksi erityisiä toimintoja. Nämä ei-koodaavat RNA (ncRNA) -molekyylit voivat palvella monia tarkoituksia, ja näiden biologisten sovellusten löytäminen on saanut useita Nobel-palkintoja. Yksi ncRNA -luokka, jota kutsutaan ribotsyymeiksi, ovat RNA -entsyymejä, jotka voivat katalysoida biokemiallisia reaktioita aivan kuten proteiinientsyymit. Toinen luokka, nimeltään riboswitches, ohjaa geenien ilmentymistä kytkemällä geenit päälle ja pois ympäristön perusteella.
RNA: n kvaternaarinen rakenne tulee peliin tietyissä makromolekyyleissä, kuten ribosomissa, joka rakentaa proteiineja soluun. Ribosomit koostuvat useista RNA -ketjuista, ja näiden ketjujen välisen vuorovaikutuksen on oltava tarkka ja tiukasti säännelty, jotta ribosomi toimisi kunnolla. Jotta RNA -ketjuilla olisi kvaternaarinen rakenne, niiden on yhdistyttävä muodostamaan uusi ryhmittymärakenne, ei vain vuorovaikutuksessa ja sitten erotettava uudelleen. Kvaternaarinen rakenne muodostuu hitaimmin kaikista RNA -rakennetasoista ja yleensä monimutkaisin.