Thymin, také známý jako 5-methyluracil, je pyrimidinová nukleóza. Jak název napovídá, thymin může být odvozen methylací uracilu na 5. uhlíku. Thymin se nachází v DNA nukleové kyseliny. V RNA je thymin ve většině případů nahrazen uracilem. V DNA se thymin(T) váže na adenin (A) prostřednictvím dvou vodíkových vazeb, které pomáhají stabilizovat struktury nukleové kyseliny.
Thymin v kombinaci s deoxyribózou vytváří nukleosidový deoxythymidin, který je synonymem termínu thymidin. Thymidin může být fosforylován jednou, dvěma nebo třemi skupinami kyseliny fosforečné, čímž se vytvoří TMP, TDP nebo TTP (thymidin mono- di- nebo trifosfát).
Jedna z běžných mutací DNA zahrnuje dva sousední thyminy nebo cytosin, které za přítomnosti ultrafialového světla mohou tvořit pyrimidinové dimery, což způsobuje „zakřivení“ v molekule DNA, které inhibují normální funkci.