轉運核糖核酸（transfer ribonucleic acid，tRNA）是一種比較小的RNA，一般由74-93個核苷酸構成，分子量約25 kd，沉降係數4 s。在發現microRNA之前，它是最小的RNA。
tRNA的功能是轉運胺基酸，按照信使RNA的鹼基序列合成蛋白質，稱為接頭作用。20種胺基酸都有專一的轉運RNA，具有多個密碼子的胺基酸還會有多種轉運RNA。那些轉運相同胺基酸的tRNA稱為同工tRNA。據統計，原核生物有30-40種tRNA，真核生物有50-60種或更多。
tRNA的功能是轉運胺基酸tRNA是修飾成分最多的核酸。已經發現的約70種修飾成分中，有50種存在於tRNA中。每個tRNA分子都有修飾成分，有的多達十幾個，佔全部構件的20％。修飾成分包括修飾鹼基和修飾核苷，都是轉錄後由4種標準鹼基或核苷加工修飾而成的。在tRNA分子中，修飾鹼基主要是甲基化鹼基，修飾核苷主要是假尿嘧啶核苷。此外，還有一些非標準的鹼基配對。
RNA分子二級結構的基本單元是髮夾結構。RNA鏈通過自身回折，互補序列配對形成一段局部的雙螺旋，稱為莖（stem）或臂（arm）。兩段之間未配對的鹼基保持單鏈，形成突環（loop）。莖和突環構成了莖環結構（stem-loop）,也叫髮夾結構（hairpin structure）。通常RNA回折比例越高，結構越穩定。
RNA中的莖環結構可以細分為不同的二級結構單元，如髮夾環（hairpin loop）、凸環（bulge）、內環（internal loop）、多分枝環（multi loop）等。
RNA的部分二級結構單元tRNA分子的二級結構都是由一個臂和三個髮夾構成的三葉草結構。tRNA鏈的5』端與3』端序列構成的雙螺旋區稱為胺基酸臂，其3』末端都有不變的單鏈CCA-OH，因末端A可結合胺基酸而得名。三個髮夾依次由二氫尿嘧啶環(DHU loop)與DHU莖、反密碼子環與反密碼子莖、TψC環與TψC莖組成。反密碼子環中央的三個鹼基構成反密碼子，與信使RNA的密碼子配對。有些tRNA在反密碼子莖與TψC莖之間有一個額外的、長度不一的可變環。
tRNA的三葉草結構tRNA分子在二級結構的基礎上進一步扭曲形成確定的三級結構。各種tRNA的三級結構都像一個倒置的L。分子的右上端是胺基酸臂，下端是反密碼子環。兩端距離約8 nm。
tRNA的三級結構像一個倒置的L不同tRNA的精細結構不同，能被專一的氨醯tRNA連接酶（aaRS）識別。不同種類的酶識別的具體部位是不同的，比如半胱氨酸的氨醯tRNA連接酶（CysRS）識別反密碼子環和第73位鹼基，SerRS識別73位鹼基和胺基酸臂。
胺基酸一旦連接到tRNA上，其去向就由tRNA的反密碼子決定了。所以tRNA的突變會導致翻譯的異常，在某些情況下也可以用來校正無義突變。在蛋白質工程中，對tRNA的人工改造可以在生物體內合成帶有非天然胺基酸的特殊蛋白質。