具有双螺旋结构的DNA分子，对于二条多核苷酸链的缠绕的程度等有各种形状的拓扑学异构体。例如将不具裂缝的双链环状DNA的一个链切断，将其一端钻入未切断的链中，然后再使之与原来的一端（头）结合，则可给DNA分子的整体带来扭曲变形，由于将双链DNA进一步扭曲而形成超螺旋（参见闭环DNA），或一侧的链卷到另一侧链上的方式，使DNA骨架上积累的应变能成为最少。此时，根据向链中钻进的方向（将螺旋反卷的方向或其逆方向）和次数等，形成高级结构上的多样性。这种作为超螺旋DNA（supercoiled DNA）的拓扑学异构体，不限于环状DNA，在线形DNA上的固定二点间也会形成，与细胞内的DNA复制、转录和重组等过程有着重要的联系。环状双链DNA的拓扑学的异构体，从几何学上可以三个参数来表示。第一为L数（linking number），表示二条核苷酸链组成双螺旋过程中的缠绕次数。B型DNA（参见DNA）每10个碱基对L=1，总是整数。L数，只要DNA不产生裂缝，不论分子怎样变形它也不会改变。第二为T数（twist number），它表示不限于作为螺旋的缠绕，一个链围绕另一个链旋卷的次数，B型DNA其L=T。第三为W数（writting number）表示超螺旋数。例如，在双螺旋发生反卷之后形成闭环的DNA，可变成L数不足的拓扑学异构体，使DNA分子扭歪变形，此应变能由于整个分子形成右旋超螺旋而变为最少，此时产生的超螺旋的卷数就是W数。扭歪变形也由于分子内的一个链绕到另一个链而减少的。三个参数之间有L=W T的关系。