Ribonukleinska kislina (RNA) ima več ravni strukture, ki so opisane kot primarna struktura, sekundarna struktura, terciarna struktura in kvarterna struktura. Primarna struktura RNA se nanaša na njeno zaporedje genetskih informacijskih enot, imenovanih nukleotidi. Njegova sekundarna struktura je sestavljena iz parov, ki nastanejo, ko se nukleotidi v zaporedju vežejo drug na drugega. Terciarna struktura je še bolj zapletena, saj zajema interakcije med območji sekundarne strukture in skozi celotno molekulo. Kvartarna struktura se uporablja samo, ko sodeluje več verig RNA, in so vse interakcije ali strukturne spremembe, ki se pojavijo, ko se te verige združijo.
Primarna struktura RNA je običajno sestavljena iz ene same verige nukleotidov. V tej verigi najdemo štiri vrste nukleotidov, imenovane adenin (A), citozin (C), gvanin (G) in uracil (U). Številni nukleotidi so modificirani v RNA, pri čemer se prvotnim nukleotidom ali od njih dodajajo ali odštevajo atomi, da se spremenijo njihove lastnosti. Obstaja na stotine različnih nukleotidnih modifikacij, njihovi učinki pa se razlikujejo glede na vrsto molekule RNA, vrsto, v kateri se modifikacija zgodi, in okolje, v katerem je modifikacija izvedena. Večina teh nukleotidnih modifikacij ima standardne opisne kode, kot imajo nukleotidi, vendar na splošno niso tako dobro znane.
Sekundarna struktura RNA in dvojne vijačnice deoksiribonukleinske kisline (DNK) se tvorijo na podoben način, kjer se nukleotidi vežejo skupaj v bazne pare, kar daje molekuli celotno strukturo. Obstajajo pomembne razlike v načinu oblikovanja sekundarne strukture RNA v primerjavi z dvojnimi vijačnicami DNK. Tako v RNA kot v DNK se citozin veže na gvanin, adenin pa se veže na uracil in ne na timin v RNA. Sekundarna struktura RNA je redko dvojna vijačnica; tvori različne specifične zanke, izbokline in tipe vijačnic, ki so poravnane zelo drugače kot tisto, kar vidimo v DNK. Sekundarna struktura RNA je na splošno bolj zapletena, čeprav ne nujno manj urejena, kot dvojne vijačnice DNK.
Terciarna struktura RNA omogoča, da se molekula zloži v svojo popolnoma funkcionalno konformacijo. Nekatere molekule RNA imajo zaradi svoje terciarne strukture posebne funkcije. Te nekodirajoče RNA (ncRNA) molekule lahko služijo številnim namenom, odkritje teh bioloških aplikacij pa je bilo predmet številnih Nobelovih nagrad. En razred ncRNA, imenovan ribocimi, so encimi RNA, ki lahko katalizirajo biokemične reakcije tako kot beljakovinski encimi. Drug razred, imenovan riboswitches, nadzoruje izražanje genov tako, da vklopi in izklopi gene glede na okolje.
Kvaternarna struktura RNA pride v poštev znotraj določenih makromolekul, kot je ribosom, ki gradi beljakovine v celici. Ribosomi so sestavljeni iz več verig RNA in interakcije med temi verigami morajo biti natančne in strogo regulirane, da ribosomi pravilno delujejo. Da bi imele verige RNA kvaternarno strukturo, se morajo združiti in tvoriti novo konglomeratno strukturo, ne le medsebojno delovati in se nato znova ločiti. Kvartarna struktura se oblikuje najpočasneje od vseh strukturnih ravni RNA in običajno najbolj zapletena.