ADN ti thể là phân tử ADN tồn tại ở ti thể, một cơ quan sinh năng lượng nằm trong tế bào chất (ngoài nhân), đây là phân tử ADN có cấu trúc mạch vòng, trên phân tử ADN này cũng có vùng siêu biến, tức là có sự thay đổi trình tự bazơ nitơ đặc trưng cho nhóm cá thể. Vì ti thể nằm ở tế bào chất nên khi thụ tinh, chỉ có đầu tinh trùng chui qua màng trứng, phần đuôi chứa ADN ti thể sẽ rụng ở ngoài, do đó trong trứng đã được thụ tinh không có ADN ti thể từ ngư­­ời bố và chỉ có ADN ti thể của tế bào trứng (ADN của người mẹ), như vậy những người con cũng sẽ chỉ có ADN ti thể từ người mẹ, tức là di truyền theo dòng mẹ.

Quy trình xét nghiệm ADN ti thể về cơ bản cũng gồm các giai đoạn như xét nghiệm ADN trong nhân tế bào nhưng phức tạp, chi phí cao và cần có thời gian nhiều hơn so với giám định ADN trong nhân tế bào.

Quan trọng nhất, ti thể là một bào quan có số lượng lớn trong mỗi tế bào, ADN của ti thể ngắn, khó bị phân hủy trong môi trường tự nhiên, do đó nó vẫn còn có thể tồn tại một số lượng nhất định trong mẫu hài cốt người qua nhiều năm, do đó phân tích ADN ti thể để xác định danh tính hài cốt  nói chung và đặc biệt dùng để định danh hài cốt liệt sỹ nói riêng.