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En biologie moléculaire, la double hélice est la structure secondaire de l'ADN bicaténaire telle que l'a popularisée James Watson, co-découvreur de la structure tridimensionnelle de l'ADN avec Francis Crick sur la base des travaux de cristallographie aux rayons X réalisés par Rosalind Franklin et Raymond Gosling, à travers son ouvrage La double hélice (en), publié en 1968.
La double hélice d'ADN est souvent représentée à tort comme deux brins enroulés symétriquement l'un autour de l'autre ; en réalité, les trois principales formes d'ADN bicaténaire — dites ADN A, ADN B et ADN Z — présentent un grand et un petit sillon, ce qui conditionne largement leurs propriétés biochimiques : c'est en effet au niveau du grand sillon que les bases nucléiques sont le plus accessibles, notamment par les domaines de liaison à l'ADN de certaines protéines et enzymes.
