הדנא המיטוכנדרי מצוי בתוך אברון בתא הקרוי מיטוכונדריון . בדנא זה יש עותק יחיד, והוא אינו עובר שחלוף/ערבוב (תופעה המתרחשת בדנ"א הרגיל המצוי בגרעין התא).

הדנ"א המיטוכונדרי מורש בהורשה אמהית בלבד, זאת בשל העובדה כי תא הביצית הוא תא גדול מאוד ומכיל מספר רב של מיטוכונדריה ואילו תא הזרע הוא תא קטן מאוד, המכיל מספר קטן. לפיכך, הדנ"א המיטוכונדרי בכל פרט זהה למעשה לזה של אמו למעט מוטציות נדירות שמופיעות באופן מקרי במהלך הדורות ובתדירות נמוכה ומצטברות באוכלוסייה מסוימת.

נמצא שלאוכלוסיות וקבוצות אתניות מאזורים גיאוגרפים שונים, יש מגוון של סוגי דנ"א מיטוכונדרי אופייניים, אשר ניתן היום לזהות בקלות באמצעים מדעיים. עובדה זו משמשת רבים מהחוקרים בתחומי הגנטיקה של אוכלוסיות, מכיוון שהיא מאפשרת ללמוד על ההסטוריה הקדומה של אוכלוסייה, ואף להתחקות אחר השושלת האמהית של אדם ולקבוע את שיוכו מצד האם לקבוצות גנטיות-אתניות שונות.
תכונות אלה של הדנ"א המיטוכונדרי דומות לתכונותיו של כרומוזום Y המאפשר תיעוד של השושלת האבהית ומשמש במקרים דומים (ראה המחקר הנודע על שושלת הכוהנים). לאוכלוסיות סגורות ומבודדות שנוסדו על ידי מעט מייסדים יש בד"כ מאפיינים גנטיים ייחודיים.

אחת האוכלוסיות שנחקרו גנטית במידה הרבה ביותר היא אוכלוסיות האשכנזים ואלפי מחקרים גנטיים הסוקרים עדה זו והמעידים על מאפייניה פורסמו. אוכלוסיית האשכנזים אשר הוקמה על ידי מעט יהודים שהגיעו מהמזרח התיכון ונדדו למרכז אירופה ומשם למזרחה, זכתה לגדילה מהירה בגודלה. במהלך השנים הצטברו באוכלוסייה זו סמנים גנטיים אשר מבדילים אותם מיתר אוכלוסיות העולם וניתנים לזיהוי באמצעים מדעיים. בהקשר של הדנ"א המיטוכונדרי, בלמעלה מ-40% מהאשכנזים יש דנ"א אופיני הייחודי להם ולא לאוכלוסיות אחרות. כך שלמעשה ניתן לזהות במקרים רבים האם אימו של אדם, סבתו מצד אימו, וכו,' משתייכת לאוכלוסייה ממוצא זה.

יש לציין כי צורת ההורשה של הדנ"א המיטוכונדרי מהאם לצאצאים זהה להלכה הקובעת כי יהדותו של אדם נקבעת לפי מוצא האם. יחד עם זאת חשוב לציין גם כי באחוז משמעותי מהיהודים האשכנזים נושאים דנ"א מיטוכונדרי שאינו ייחודי ומצוי גם באוכלוסיות אחרות.