核酸類似物是與天然存在的RNA和DNA類似（結構相似）的化合物，用于醫學和分子生物學研究。核酸類似物在組成核酸的核苷酸分子以及組成核苷酸的堿基、五碳糖和磷酸基團的分子間發生了改變 。通常，這些改變使得核酸類似物種的堿基配對和堿基堆積性質發生了改變。比如通用堿基可與所有四個經典堿基配對，又比如磷酸-糖骨架類似物（如PNA）甚至可形成三重螺旋 。核酸類似物也稱為異種核苷酸，代表了異種生物學的主要支柱之一，即基于替代生物化學的新生自然形式的生命設計。
核酸類似物包括肽核酸（PNA），嗎啉代和鎖核酸（LNA）以及乙二醇核酸（GNA）和蘇糖核酸（TNA）。因為分子主鏈發生了改變，它們與天然存在的DNA或RNA有明顯的不同。