Ribonukleiinhappel (RNA) on mitu struktuuritasandit, mida kirjeldatakse kui primaarstruktuuri, sekundaarstruktuuri, tertsiaarset struktuuri ja kvaternaarset struktuuri. RNA esmane struktuur viitab selle geneetilise teabe ühikute järjestusele, mida nimetatakse nukleotiidideks. Selle sekundaarne struktuur koosneb paaridest, mis moodustuvad siis, kui järjestuses olevad nukleotiidid seostuvad üksteisega. Tertsiaarstruktuur on veelgi keerulisem, hõlmates interaktsioone sekundaarstruktuuri piirkondade vahel ja kogu molekulis. Kvaternaarne struktuur kehtib ainult siis, kui RNA mitu ahelat interakteeruvad, ja see on igasugune interaktsioon või struktuurimuutus, mis ilmneb nende ahelate kokkusaamisel.
RNA põhistruktuur koosneb tavaliselt ühest nukleotiidide ahelast. Selles ahelas võib leida nelja tüüpi nukleotiide, mida nimetatakse adeniiniks (A), tsütosiiniks (C), guaniiniks (G) ja uratsiiliks (U). Paljusid nukleotiide muudetakse RNA-s, lisades või lahutades aatomeid algsetele nukleotiididele, et muuta nende omadusi. Olemas on sadu erinevaid nukleotiidide modifikatsioone ja nende mõju varieerub sõltuvalt RNA molekuli tüübist, liigist, milles modifikatsioon toimub, ja keskkonnast, kus modifikatsioon tehakse. Enamikul neist nukleotiidide modifikatsioonidest on standardsed kirjeldavad koodid, nagu nukleotiididel, kuid üldiselt ei ole need nii hästi tuntud.
RNA sekundaarstruktuur ja desoksüribonukleiinhappe (DNA) topeltheeliksid moodustuvad sarnaselt, kus nukleotiidid seostuvad omavahel aluspaarideks, andes molekulile üldise struktuuri. RNA sekundaarstruktuuri moodustumisviisis on olulisi erinevusi võrreldes DNA topeltheeliksitega. Nii RNA-s kui DNA-s seostub tsütosiin guaniiniga, kuid adeniin seostub RNA-s uratsiiliga, mitte tümiiniga. RNA sekundaarne struktuur on harva kaksikheeliks; see moodustab mitmesuguseid spetsiifilisi silmuseid, mõhnasid ja spiraalitüüpe, mis asetsevad DNA-s nähtust väga erinevalt. RNA sekundaarne struktuur on üldiselt keerulisem, kuigi mitte tingimata vähem järjestatud, kui DNA topeltheeliksid.
RNA tertsiaarne struktuur võimaldab molekulil voltida oma täielikult funktsionaalsesse konformatsiooni. Teatud RNA molekulidel on oma tertsiaarse struktuuri tõttu spetsiifilised funktsioonid. Need mittekodeerivad RNA (ncRNA) molekulid võivad teenida mitmeid eesmärke ja nende bioloogiliste rakenduste avastamise eest on antud mitmeid Nobeli auhindu. Üks ncRNA klass, mida nimetatakse ribosüümideks, on RNA ensüümid, mis võivad katalüüsida biokeemilisi reaktsioone täpselt nagu valguensüümid. Teine klass, mida nimetatakse riboswitchideks, kontrollib geeniekspressiooni, lülitades geene vastavalt keskkonnale sisse ja välja.
RNA kvaternaarne struktuur tuleb mängu teatud makromolekulides, nagu ribosoom, mis ehitab rakus valke. Ribosoomid koosnevad mitmest RNA ahelast ning nende ahelate vahelised interaktsioonid peavad olema täpsed ja rangelt reguleeritud, et ribosoomid korralikult toimiksid. Selleks, et RNA ahelatel oleks kvaternaarne struktuur, peavad nad kokku tulema ja moodustama uue konglomeraatstruktuuri, mitte lihtsalt suhtlema ja seejärel uuesti eralduma. Kvaternaarne struktuur moodustub kõigist RNA struktuuritasemetest kõige aeglasemalt ja tavaliselt kõige keerulisem.