Mitochondrialne DNA to DNA, które znajduje się wewnątrz mitochondrium. Jest to kolista cząsteczka, którą dziedziczy się niezależnie od materiału genetycznego w jądrze.
mtDNA jest dziedziczone jedynie w linii matczynej, dzięki temu może zostać wykorzystane do tworzenia rodowodów i badania stopnia pokrewieństwa w linii żeńskiej.
DNA mitochondrialne jest dziedziczone jedynie w linii matczynej. Dzieje się tak, dlatego że podczas zapłodnienia wstawka, w której znajdują się mitochondria, nie wchodzi do oocytu. Z tego powodu wszystkie mitochondria w organizmie potomnym są pochodzenia matczynego.
Ponieważ dziedziczenie mitochondrialne odbywa się niezależnie od dziedziczenia jądrowego, badając DNA mitochondrialne, możemy łatwo prześledzić linię matczyną.