Les nucléosomes sont les unités de fondamentales de la structure de la chromatine. Ils peuvent être organisés en une fibre de chromatine plus dense, dans laquelle les nucléosomes sont empilés les uns sur les autres. Cette fibre de chromatine peut ensuite être repliée et condensée davantage pour former les chromosomes, qui sont visibles pendant la division cellulaire. 

Le nucléosome est principalement composé de quatre types de protéines histones : H2A, H2B, H3 et H4. Deux copies de chaque histone forment un octamère histone autour duquel l'ADN s'enroule sous forme d'une hélice de 1,65 tours, formant ce qu'on appelle un "superenroulement". La liaison de l'ADN à l'octamère histone protège l'ADN et le compresse, ce qui permet à l'ADN de tenir dans un espace plus restreint. 

Les nucléosomes compactent l'ADN et le protègent contre les dommages. De plus, ils régulent l'accès à l'ADN en le rendant plus ou moins accessible aux facteurs de transcription et aux autres protéines impliquées dans la régulation de l'expression des gènes.