無論動物、植物或微生物，通常都能合成各種嘌呤和嘧啶核苷酸。
一、瞟呤核苷酸的合成
在動物體內，嘌呤核苷酸主要是通過從頭合成的途徑由小分子化合物合成的。動物也能利用現成的嘌呤堿（由飼料吸收的和體內核酸分解產生的）合成嘌呤核苷酸，但其含量少，是次要的，稱為補救途徑。
1.從頭合成途徑
用同位素標記的化合物做實驗，證明生物體內能利用CO2、甲酸鹽、穀氨酰胺、天冬氨酸和甘氨酸作為合成嘌呤環的前體。
目前關於嘌呤堿的合成途徑已經了解得比較清楚。生物體內不是先合成嘌呤堿，再與核糖和磷酸結合成核苷酸，而是從5′磷酸核糖焦磷酸開始，經過一係列酶促反應，生成次黃嘌呤核苷酸，然後再轉變為其他嘌呤核苷酸。
肝髒是機體從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小腸黏膜及胸腺，催化反應的酶均存在於胞液中。
2.嘌呤核苷酸的補救合成
從動物肝髒中分離出兩種特異性不同的酶，它們催化嘌呤核苷酸合成的補救反應，一種是對腺嘌呤特異的腺嘌呤磷酸核糖轉移酶；另一種是對鳥嘌呤和次黃嘌呤特異的次黃嘌呤—鳥嘌呤核糖磷酸轉移酶。
1.嘧啶核苷酸的從頭合成
嘧啶核苷酸的合成與嘌呤核苷酸的合成不同，它是先裝配好嘧啶環，而後再與磷酸核糖基團結合，形成乳清酸核苷酸，然後生成尿嘧啶核苷酸，再轉化為其他嘧啶核苷酸。
在動物細胞合成嘧啶時，氨甲酰磷酸的合成是在胞液中，（尿素合成中是在線粒體內進行的）其反應如下：
穀氨酰胺＋2ATP＋HCO3＋氨甲酰磷酸＋2ADP＋Pi＋穀氨酸
嘧啶核苷酸合成的起始是由氨甲酰磷酸與天冬氨酸反應生成氨甲酰天冬氨酸，然後脫水閉環形成二氮乳清酸，再從PRPP中得到一個磷酸核糖基團生成乳清酸核苷酸，它經脫羧生成UMP。
2.嘧啶核苷酸的補救合成
嘧啶磷酸核糖轉移酶是嘧啶核苷酸補救合成的主要酶。哺乳動物中，有兩條補救途徑，其反應如下：
①尿嘧啶＋磷酸核糖尿苷＋Pi
尿苷＋ATPUMP＋ADP
②尿嘧啶＋PRDPUMP＋PPi
三、脫氧核糖核苷酸的合成
脫氧核糖核苷酸的合成是由核糖核苷酸還原形成的，並且主要是由二磷酸核苷還原所生成。
胸腺嘧啶核苷酸不能由二磷酸胸腺嘧啶核糖核苷還原生成，它隻能由尿嘧啶脫氧核糖核苷酸（dUMP）甲基化產生。催化此反應的酶是胸腺嘧啶苷酸合成酶。反應如下：