În laboratoarele de analiză criminalistică, probele de ADN ajung uneori degradate și mai există puțin material viabil pentru testare. Analiza ADN mitocondrial analizează ADN-ul prezent în mitocondriile unei celule, mai degrabă decât ADN-ul nuclear pentru care sunt concepute majoritatea testelor. Această tehnică poate oferi rezultate probatorii și, de asemenea, poate dezvălui descendența prin linia maternă a unei persoane sau a unei specii.
ADN-ul nuclear se găsește numai în nucleul celulelor, câte o copie de la tată și de la mamă. Mitocondriile produc energie în celule și sunt prezente în număr mare. În probele cu ADN nuclear degradat sau absent, cantitatea mai mare de ADN mitocondrial (mtDNA) înseamnă că testarea poate fi încă efectuată. Părul, oasele și dinții sunt candidați buni pentru analiza ADN-ului mitocondrial. Într-un caz în care cea mai mare parte a corpului s-a descompus sau poate a ars, oasele și dinții sunt adesea tot ceea ce rămâne.
Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) și analiza Short Tandem Repeat (STR), cea mai des efectuată, doar testează ADN nuclear. ADNmt nu numai că este mai abundent, ci este și transportat mai adânc în interiorul celulelor, astfel încât este mai puțin probabil să fie distrus atunci când celula este compromisă. Nu se degradează chiar și atunci când proba este veche. Acest lucru face ca analiza ADN-ului mitocondrial să fie un instrument extrem de valoros în rezolvarea cazurilor reci.
Testele încep cu colectarea și documentarea probei. Fotografiile sunt făcute deoarece procesul va distruge materialul. Odată ce inspecția vizuală este completă, proba este curățată cu atenție pentru a îndepărta orice contaminanți care pot afecta rezultatele. Proba va fi apoi procesată pentru a face multe copii ale ADN-ului, care pot fi analizate și comparate cu un control.
Toți cei înrudiți maternal, cum ar fi frații care au aceeași mamă, vor avea exact același ADNmt, deși analiza nu poate distinge indivizii. Este adesea folosit în cazurile de persoane dispărute sau în descoperirea de rămășițe neidentificate, deoarece o rudă maternă supraviețuitoare poate contribui la un eșantion de comparație. Analiza ADN-ului mitocondrial poate fi efectuată și cu ADN-ul animal și ajută oamenii de știință să urmărească speciile de-a lungul generațiilor.
Analiza ADN mitocondrial a fost folosită pentru a identifica rămășițele haiducului american Jesse James, precum și a țarinei Alexandra Feodorovna Romanova și a copiilor ei. Ana Anderson, o femeie care pretindea că era fiica împărătesei Anastasia, care supraviețuise execuției familiei, a fost discreditată după ce ADNmt a arătat că este o poloneză pe nume Franzisca Schonzkowska. Analiza țesutului din inima păstrată a unui copil pretins a fi fiul Mariei Antonieta, Louis Charles, care a murit în închisoare în timpul Revoluției Franceze, și ADNmt din părul reginei au arătat că copilul era cel mai probabil nefericitul prinț.