Es uno de los cuatro nucleósidos principales del ácido desoxirribonucleico; se forma por condensación de la timina con desoxirribosa. En medicina, un compuesto químico que se encuentra en el ADN: también se usa para el tratamiento de la mucositis. En su composición, la timidina consiste en un anillo de desoxirribosa (una pentosa) unido a la base pirimidínica timina. La timidina puede ser fosforilada por uno, dos o tres grupos fosfato, obteniéndose respectivamente TMP, TDP or TTP (timidín mono, di, o trifosfato). Existe en forma sólida en forma de pequeños cristales blancos o blanco cristalinos. Su peso molecular es de 242.229 u, y presenta un punto de fusión de 185 °C. La estabilidad de la timidina bajo condiciones estándar de presión y temperatura es muy alta. La timidina está presente en todos los organismos vivos, así como en virus de ADN. El ARN no tiene timidina, sino que presenta en su lugar el nucleósido uridina.
