Kriminālistikas laboratorijās DNS paraugi dažkārt nonāk degradēti, un testēšanai ir palicis maz dzīvotspējīga materiāla. Mitohondriju DNS analīze analizē DNS, kas atrodas šūnas mitohondrijās, nevis kodola DNS, kurai ir paredzēta lielākā daļa testu. Šis paņēmiens var sniegt apliecinošus rezultātus un arī atklāt izcelsmi caur personas vai sugas mātes līniju.
Kodola DNS ir atrodama tikai šūnu kodolā, pa vienam eksemplāram no tēva un mātes. Mitohondriji ražo enerģiju šūnās un ir sastopami lielā skaitā. Paraugos ar degradētu kodola DNS vai tās neesamību lielāks mitohondriju DNS (mtDNS) daudzums nozīmē, ka joprojām var veikt testēšanu. Mati, kauli un zobi ir labi kandidāti mitohondriju DNS analīzei. Gadījumā, ja lielākā ķermeņa daļa ir sadalījusies vai, iespējams, apdegusi, bieži vien paliek tikai kauli un zobi.
Ierobežojuma fragmenta garuma polimorfisma (RFLP) un īsā tandēma atkārtojuma (STR) analīze, kas ir visbiežāk veiktā, pārbauda tikai kodola DNS. MtDNS ir ne tikai bagātīgāks, bet arī tiek pārnests dziļāk šūnās, tāpēc ir mazāka iespēja, ka tā tiks iznīcināta, kad šūna tiek apdraudēta. Tas nedegradējas pat tad, ja paraugs ir vecs. Tas padara mitohondriju DNS analīzi par ārkārtīgi vērtīgu instrumentu saaukstēšanās gadījumu risināšanā.
Pārbaudes sākas ar parauga savākšanu un dokumentēšanu. Fotogrāfijas tiek uzņemtas, jo process iznīcinās materiālu. Kad vizuālā pārbaude ir pabeigta, paraugu rūpīgi notīra, lai noņemtu visus piesārņotājus, kas var ietekmēt rezultātus. Pēc tam paraugs tiks apstrādāts, lai izveidotu daudzas DNS kopijas, kuras var analizēt un salīdzināt ar kontroli.
Visiem, kas saistīti ar māti, piemēram, brāļiem un māsām, kuriem ir viena māte, būs tieši tāda pati mtDNS, lai gan analīze nevar atšķirt indivīdus. To bieži izmanto bezvēsts pazušanas gadījumos vai neidentificētu mirstīgo atlieku atklāšanā, jo pārdzīvojušais mātes radinieks var sniegt salīdzināšanas paraugu. Mitohondriju DNS analīzi var veikt arī ar dzīvnieku DNS, un tā palīdz zinātniekiem izsekot sugas paaudzēm.
Mitohondriju DNS analīze ir izmantota, lai identificētu ASV ārpus likuma Džesijas Džeimsa, kā arī carienes Aleksandras Fedorovnas Romanovas un viņas bērnu mirstīgās atliekas. Ana Andersone, sieviete, kas apgalvoja, ka viņa ir ķeizarienes meita Anastasija, kura bija izdzīvojusi pēc ģimenes nāvessoda, tika diskreditēta pēc tam, kad mtDNA parādīja, ka viņa ir poliete, vārdā Franziska Šonckovska. Audu analīze no bērna saglabātās sirds, kas, domājams, ir Marijas Antuanetes dēls Luiss Čārlzs, kurš nomira cietumā Francijas revolūcijas laikā, un mtDNS no karalienes matiem parādīja, ka bērns, visticamāk, bija nelaimīgais princis.