Organismi kõik geenid annavad kokku genoomi. Genoom on ühes kromosoomikomplektis (haploidne kromosoomistik) sisalduv geneetiline materjal. Populatsioonigeneetikas kasutatakse ""geeni"" sünonüümina sageli ka mõistet lookus. Lookus on kromosoomi kindel regioon, kus asub mingi spetsiifiline geen. Kromosoom sisaldab üksikut väga pikka DNA heeliksit, kus tuhanded geenid on kodeeritud. Prokarüoodid – bakterid ja arhed – tavaliselt hoiavad oma geene ühes suures tsirkulaarses kromosoomis. Mõnikord täiendavad neid ka plasmiidid – väikesed tsirkulaarsed DNA ahelad, mis kodeerivad ainult mõnda geeni ja mis on kergesti ülekantavad ühelt organismilt teisele. Näiteks antibiootikumiresistentsed geenid kodeeritakse tavaliselt bakterite plasmiidides ja antakse edasi rakult rakule ning seda isegi erinevate organismide vahel ehk toimub horisontaalne geeni ülekanne. Kuigi mõned lihtsamad eukarüoodid omavad samuti mõne geeniga plasmiide, on siiski enamikul eukarüootidel geenide talletamiseks olemas lineaarsed kromosoomid. Kromosoomid on pakitud tuuma, kus DNA on komplektis histoonidega. DNA pakkimine histoonidega viiakse läbi regulatoorsete mehhanismidega. Eukrüootsete kromosoomide lõpud on kapeeritud pikkade kordusjärjestuste poolt, milleks on telomeerid. Telomeerid ei kodeeri ühtki geeni produkti, nad on vajalikud degradatsiooni ennetamiseks. Degradeeruda võivad kodeerivad ja regulatoorsed regioonid DNA replikatsiooni käigus ning telomeeri ülesanne on seda ära hoida. Telomeeri pikkus suureneb iga kord, kui genoom on replitseeritud, et viia läbi raku reparatsiooni. Telomeeride puudumisel esineb rakuline vananemine või kaob rakkude võime jaguneda. Telomeeride pikenemisega kaasneb organismi vananemine.