復制
mtDNA可自我復制，其復制也是以半保留方式進行的。用同位素標記證明，mtDNA復制的時間主要在細胞周期的S期和G2期。DNA先復制，隨后線粒體分裂。其復制仍受細胞核的控制，復制所需要的DNA聚合酶是由核DNA編碼，在細胞質核糖體上合成的。
遺傳
由于線粒體會通過卵細胞傳遞，相關疾病會遺傳自母親。而該技術則可能幫助攜帶致病性線粒體基因突變的女性生下健康的孩子。
人身體所有細胞（除紅細胞）里面都有線粒體，但只有女性的線粒體基因能隨其卵子遺傳給后代。mtDNA是Mitochondrial DNA（線粒體DNA）的縮寫，是承載線粒體遺傳密碼的物質。男人線粒體只伴隨此男人生活一生，然后終結，不能遺傳給后代。mtDNA表現為母系遺傳。mtDNA結構類型是反映母系脈絡的重要指標。通過檢測現代人mtDNA，能弄清各民族、各地人的母系血緣關系。通過檢測古尸線粒體，可弄清歷史上各個民族間的母系血緣關系、歷史故事、遷徙路線、歷史名人的民族、身份。
母親給兒女貢獻了50%的遺傳基因，對兒女遺傳特性有著和父親一樣的影響力。“線粒體DNA”是只通過母系一脈傳遞的遺傳基因，男性也能從母親那里繼承“線粒體DNA”，卻無法將它遺傳給自己的后代。