细胞核是一种膜结合的细胞器，以染色体DNA的形式包含真核生物的遗传指令。这与线粒体或叶绿体中的DNA不同，线粒体或叶绿体执行特定于这些细胞器的功能。有些细胞（如红细胞）没有细胞核，而另一些细胞（如骨骼肌细胞）有多个细胞核，但大多数真核细胞只有一个细胞核。

DNA细胞核中的DNA包裹在组蛋白等蛋白质上，形成一种称为染色质的DNA蛋白质复合物。当细胞不分裂时，也就是说，当细胞处于细胞周期的间期时，染色质会被分散地组织起来。当信使RNA (mRNA) 基于DNA编码合成时，这使得在转录过程中容易获得DNA。当真核细胞即将分裂时，染色质紧密地凝聚成不同的线性染色体。人类共有46条染色体。

染色质特别集中在细胞核中称为核仁的区域。核仁对核糖体的产生很重要，核糖体将mRNA转化为蛋白质。在核仁中，核糖体RNA被合成并与蛋白质结合形成核糖体亚单位，后者随后在细胞的细胞质中形成功能性核糖体。

细胞核的内部充满了一种叫做核浆的凝胶状物质。由两层脂质双层构成的双层膜—称为核膜，包围着细胞核。小的蛋白质排列的开口，称为孔，分布在核膜上，控制哪些物质可以进入和离开细胞核。例如，毛孔允许mRNA离开细胞核，因此它可以移动到核糖体来指导蛋白质翻译。