O legătură fosfodiesterică este legătura dintre două deoxiriboză sau zaharuri de riboză pe nucleotidele adiacente. Legăturile fosfodiesteice formează coloana vertebrală a unei catene de acid nucleic deoxiriboză sau ADN.
O legătură fosfodiesterică constă dintr-un atom de fosfor și două legături esterice. Legăturile de fosfodiester sunt legături covalente puternice și rezistente la atac. Aceste legături stabilizează structura ADN-ului și îl împiedică să fie degradat și descompus. ADN-ul conține codul genetic sub formă de nucleotide pentru fiecare celulă. Acest cod trebuie citit într-o ordine specifică pentru ca celula să funcționeze și să se dezvolte corect. Structura ADN-ului deține nucleotidele în loc folosind legăturile fosfodiestere. Grupările fosfatice din aceste legături sunt încărcate negativ și determină ca fosfații să se miște la capetele opuse ale catenei ADN. Fosfații sunt neutralizați de proteine numite histone. Fosfații pot fi, de asemenea, păstrați în loc de ioni metalici și poliamine. Legăturile fosfodiestere sunt create prin legarea fosfatului și a două grupări hidroxil libere ale unei molecule de deoxiriboză. Această legătură continuă creează un lanț, cunoscut și ca coloana vertebrală a ADN-ului. Pentru a forma legăturile fosfodiesterite, pirofosfații, compuși cum ar fi sărurile și esterii, trebuie să se rupă și să catalizeze reacția.