核心颗粒主要包含由4种组蛋白（H2A、H2B、H3和H4各2个分子）组成的八聚体和围绕着八聚体的核心DNA。核心DNA长约146个碱基对，可围绕八聚体约1.67周。核心颗粒之间由连接DNA相互连接。连接DNA长度从8个碱基对到114个碱基对不等。组蛋白H1定位于连接DNA表面（见图）。

核小体结构示意图

核小体通常被组装为30纳米直径的染色纤维，每圈包含了6个核小体。去除了其中的组蛋白H1后，30纳米直径的染色纤维可伸展成包含成串核小体的10纳米直径的染色纤维（染色体的一级结构）。30纳米直径的染色纤维（染色体的二级结构）可能由10纳米直径的染色纤维卷曲成螺线管结构而组成。螺线管结构进一步螺旋化，形成超螺线管（染色体的三级结构）。超螺线管再折叠缠绕，即形成有丝分裂中期的染色体（染色体的四级结构）。