Fosfodiester bağı, DNA ve RNA'daki fosfatların şekerlerle yaptığı bağdır. Bu bağ, ardışık nükleotit şekerlerinden birinin 5'-hidroksil grubunun, diğerinin 3'-hidroksil grubuna fosfat köprüsü aracılığıyla bağlanmasıyla oluşur. Fosfodiester bağının ana görevi, nükleotitleri birbirine bağlamaktır. Fosfodiester bağları, fosfat ve iki ester bağından oluşur. Fosfodiester bağları, doğada bulunan en güçlü kovalent bağlardan biridir.