A citosina é um componente base dos ácidos nucleicos e pode ser encontrada em ácido desoxirribonucleico (ADN) e ácido ribonucleico (ARN). Na cadeia helicoidal dupla de ADN, a citosina numa única cadeia, pode emparelhar-se com a guanina na outra cadeia única, formando três ligações de hidrogénio entre as moléculas, mantendo assim a estabilidade da estrutura da dupla hélice do ADN. Além disso, a citosina e os nucleótidos de citosina, são também utilizados como fármacos para a síntese de células elevadoras de leucócitos. Os medicamentos antivirais clinicamente utilizados, tais como medicamentos anti-HIV e anti-hepatite B, lamivudina, bem como medicamentos anti-cancerígenos, gemcitabina e enantato, e a 5-fluorocitosina comummente utilizada, entre outros, são sintetizados a partir da citosina.