La timina es una de las cuatro bases nitrogenadas de las moléculas que componen los nucleótidos, que son los portadores de las informaciones genéticas de la molécula de ADN. Asociada a una ribosa (azúcar), la timina forma la timidina, uno de los compuestos del nucleótido denominado timidina monofosfato. Las otras bases nitrogenadas de la molécula de ADN son la adenina, la guanina y la citosina. La timina se aparea siempre con la adenina en la molécula de ADN. La timina, sin embargo, está ausente de la molécula de ARN: ahí es reemplazada por el uracilo.