Οι ιστόνες είναι δομές σε ευκαρυωτικά κύτταρα και μερικούς μονοκύτταρους μικροοργανισμούς της φυλής Euryarchaeota που χρησιμεύουν ως καρούλια γύρω από τα οποία τυλίγεται πολύ στενά το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) του κυττάρου. Χωρίς τη διατήρηση του χώρου που επιτρέπουν οι ιστόνες, τα κύτταρα δεν θα μπορούσαν να περιέχουν το δικό τους DNA. Οι ιστόνες διαδραματίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στη γονιδιακή έκφραση επιτρέποντας ή παρεμποδίζοντας την πρόσβαση μορίων που είναι ενεργά στη μεταγραφή στα γονίδια DNA. Ένα τρίτο καθήκον είναι η διατήρηση της δομικής ακεραιότητας του DNA και του πολύ μεγαλύτερου χρωμοσώματος.
Οι ουσίες που περιλαμβάνουν ιστόνες είναι πρωτεΐνες που διαφέρουν ελάχιστα από είδος σε είδος. Οι πιο κοινές πρωτεΐνες ονομάζονται H1/H5, H2A, H2B, H3 και H4. Το DNA συνδέεται στενά με τις ιστόνες μέσω της έλξης μεταξύ των πλευρικών ομάδων των πρωτεϊνών ιστόνης και του DNA. Αυτή η ελκτική δύναμη τροποποιείται με την προσθήκη ομάδων ακετυλίου ή μεθυλίου σε λίγα αμινοξέα λυσίνης ή αργινίνης κοντά στο άκρο των πρωτεϊνών Η3 και Η4. Η σύσφιξη ή η χαλάρωση του κλώνου του DNA έχει ως αποτέλεσμα τα γονίδια να είναι προσβάσιμα ή απρόσιτα, γνωστό ως «ενεργοποίηση» ή «απενεργοποίηση» του γονιδίου.
Στα περισσότερα κύτταρα, ανεξάρτητα από την πηγή, οκτώ πρωτεΐνες ιστόνης, αποτελούμενες από δύο η καθεμία από τα H2A, H2B, H3 και H4, σχηματίζουν μια οκταδική δομή. Περίπου 146 ζεύγη βάσεων DNA τυλίγονται γύρω από τη δομή της οκτάδας σχεδόν δύο φορές για να σχηματίσουν ένα «νουκλεόσωμα». Ένας σύντομος βρόχος DNA, σταθεροποιημένος από την πρωτεΐνη Η1 ή το ανάλογο Η5 της, οδηγεί στο επόμενο νουκλεόσωμα, σχηματίζοντας μια δομή που συχνά χαρακτηρίζεται ως «σφαιρίδια σε μια χορδή». Τα νουκλεοσώματα και τα συνδετικά τους τμήματα DNA σχηματίζουν σφιχτές σπείρες, με έξι νουκλεοσώματα ανά στροφή, για να δημιουργήσουν αυτό που ονομάζονται ίνες χρωματίνης. Οι ίνες συσσωρεύονται για να σχηματίσουν ένα χρωμόσωμα.
Οι πρωτεΐνες ιστόνης H2A, H2B, H3 και H4 είναι σχετικά χαμηλού μοριακού βάρους, αποτελούμενες από 120 έως 135 αμινοξέα ανά μόριο πρωτεΐνης. Οι ιστόνες H1/H5 είναι πολύ μακρύτερες και δίνουν δομικό πλαίσιο στα νουκλεοσώματα, σαν μια χαλύβδινη ράβδος που συνδέει μια σειρά από δίσκους. Στα ανθρώπινα κύτταρα, εάν όλο το DNA ήταν ξετυλιγμένο και τοποθετημένο από άκρη σε άκρη, ο κλώνος θα είχε μήκος περίπου 70 ίντσες (1.8 m) αλλά μόνο περίπου 0.0000007 ίντσες πάχος (180 νανόμετρα). Με την περιέλιξη και την ανάκρουση των υποδομών, τα 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων λειτουργούν σε έναν πυρήνα που έχει διάμετρο μικρότερο από 0.0004 ίντσες (10 μικρόμετρα). Οι ιστόνες κάνουν αυτό το δίπλωμα
είναι δυνατό με τον έλεγχο του μοριακού περιβάλλοντος.
Οι ιστόνες αρχικά θεωρήθηκε ότι είχαν μόνο τους τύπους που αναφέρθηκαν παραπάνω. Η έρευνα, ωστόσο, έχει δείξει πολύ μεγαλύτερη ποικιλομορφία από ό,τι ήταν προηγουμένως αποδεκτό. Τα βασικά μόρια εξακολουθούν να είναι σχετικά ίδια ακόμη και μεταξύ οργανισμών τόσο αποκλίνοντες όσο η ζύμη και των θηλαστικών. Αυτό το χαρακτηριστικό ονομάζεται εξελικτική διατήρηση. Υποδεικνύει ότι ακόμη και μικρές παραλλαγές σε αυτά τα μόρια έχουν ως αποτέλεσμα κύτταρα που είτε δεν θα μπορούσαν να ευδοκιμήσουν είτε θα αναπαράγονταν και θα προκαλούσαν βλάβη και εξελικτικές κυρώσεις στον οργανισμό.