Nukleosomi on kromatiinin alhaisin järjestäytymisen muoto. Se koostuu histoni-proteiinista, jonka ympärille kaksijuosteinen DNA on kiertynyt. Nukleosomin tarkoitus on pakata pitkä DNA-molekyyli niin, että se mahtuu solun tai tuman sisälle. Nukleosomi tarjoaa DNA:lle kuusinkertaisen pakkauksen.

Nukleosomin sydämessä oleva histoni muodostuu kahdeksasta histoni-proteiinista (H2A, H2B, H3 ja H4), joiden muodostama rakenne kuvataan yleensä sylinterin muotoiseksi. Oktameerin korkeus on kuusi nm ja halkaisija 11 nm. DNA kiertyy histonin ympärille kahteen kertaan.

Kun DNA:ta leikataan nukleaasientsyymillä nukleosomien välistä, jää yhteen nukleosomiin noin 200 emäsparia DNA:ta. Pidempiaikainen altistus nukleosomille jättää jäljelle 147 emäsparin pituisen DNA-juosteen, joka yhdessä histonin kanssa muodostaa ydinpartikkelin (core particle). Ydinpartikkelien väliin jäävää DNA:ta kutsutaan linkkeri-DNA:ksi ja sen pituus vaihtelee kahdeksasta 114:ään emäspariin. Histoni-proteiineista H1 assosioituu linkkeri-DNA:n kanssa.