所有细胞都以双链DNA分子形式储存遗传信息
地球上所有生物不仅继承了遗传指令的形式，也继承了使用这些指令的方式，它们都源自一个共同的祖先细胞。据估计，这一祖先大约出现在 35–38 亿年前。
DNA 是一种由两条长而不分支的聚合链组成的双链聚合物，这两条链彼此成对结合，并且始终由相同的四种单体构成。这些单体是化学化合物，被称为核苷酸，通常以四个字母作为简称——A、T、C、G。它们沿着长链线性排列，其顺序就像计算机文件中的 0 和 1 一样，编码着遗传信息。
例如，我们可以把一段来自人类细胞的 DNA 插入到细菌中，也可以把一段细菌的 DNA 插入到人类细胞中。只要进行少量调整，这些遗传信息都能够被成功识别、解读和复制。
所有细胞以相同方式将 RNA 翻译成蛋白质
在 20 世纪 50 年代，DNA 的双链结构刚被发现并确认为遗传的基础时，DNA 如何指导蛋白质的合成仍是一个完全的谜。然而在随后的研究中，科学家揭示了其中精巧的机制。将 DNA 的四字母核苷酸序列信息翻译成蛋白质的二十字母氨基酸序列，是一个复杂的过程。从某些方面看，这种翻译规则严谨合理，但从另一些方面看却显得奇怪且任意——尤其是考虑到这些规则（除了少数例外）在所有生物中都是相同的。这些看似任意的特性被认为反映了生命早期历史中的“冻结偶然事件”：最初生物的偶然特性通过遗传传递下来，并深深嵌入所有活细胞的结构中，任何改变都可能造成灾难性后果。
实际上，信使 RNA（mRNA）分子的序列信息是以三个核苷酸为一组来读取的：每组三个核苷酸称为密码子（codon），它指定（编码）对应蛋白质中的一个氨基酸。由于由四种核苷酸组成的三联组合共有 43 = 64种可能的密码子，而自然界中仅存在 20 种氨基酸，这意味着必然存在多个密码子对应同一个氨基酸的情况。
这种遗传密码由一类特殊的小 RNA 分子——转运 RNA（tRNA）来读取。每种 tRNA 在一端与特定的氨基酸结合，在另一端显示一段特定的三核苷酸序列——反密码子（anticodon），通过碱基互补配对识别 mRNA 上的特定密码子或密码子子集。
tRNA 将 mRNA 中的 A、C、G、U 核苷酸序列翻译为蛋白质中对应的氨基酸序列的精密化学反应，发生在核糖体上。核糖体是由蛋白质和核糖体 RNA 组成的大型多分子机器。
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