I kriminaltekniska laboratorier kommer DNA-prover ibland nedbrutna och det finns lite livskraftigt material kvar för testning. Mitokondriell DNA-analys analyserar DNA som finns i mitokondrierna i en cell, snarare än det nukleära DNA som de flesta tester är designade för. Denna teknik kan ge bevisresultat och även avslöja härstamning genom moderlinjen hos en person eller art.
Nukleärt DNA finns bara i cellkärnan, en kopia vardera från fadern och modern. Mitokondrier producerar energi i celler och är närvarande i stort antal. I prover med nedbrutet eller frånvarande nukleärt DNA innebär den större mängden mitokondrie-DNA (mtDNA) att testning fortfarande kan utföras. Hår, ben och tänder är bra kandidater för mitokondriell DNA-analys. I ett fall där större delen av en kropp har sönderfallit eller kanske bränts, är ben och tänder ofta allt som finns kvar.
Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) och Short Tandem Repeat (STR) analys, den vanligaste analysen av enbart nukleärt DNA. MtDNA är inte bara mer rikligt, det bärs också djupare in i celler så det är mindre sannolikt att det förstörs när cellen äventyras. Det försämras inte ens när provet är gammalt. Detta gör mitokondriell DNA-analys till ett extremt värdefullt verktyg för att lösa kalla fall.
Testerna börjar med att man samlar in och dokumenterar provet. Fotografier tas eftersom processen kommer att förstöra materialet. När den visuella inspektionen är klar, rengörs provet noggrant för att avlägsna alla föroreningar som kan påverka resultaten. Provet kommer sedan att bearbetas för att göra många kopior av DNA:t, som kan analyseras och jämföras med en kontroll.
Alla de som är relaterade till modern, till exempel syskon som har samma mamma, kommer att ha exakt samma mtDNA, även om analysen inte kan särskilja individer. Det används ofta i fall av försvunna personer eller upptäckt av oidentifierade kvarlevor eftersom en överlevande moderns släkting kan bidra med ett jämförelseprov. Mitokondriell DNA-analys kan också utföras med djur-DNA och hjälper forskare att spåra arter genom generationer.
Mitokondriell DNA-analys har använts för att identifiera kvarlevorna av den amerikanska fredlösen Jesse James samt tsarina Alexandra Feodorovna Romanova och hennes barn. Ana Anderson, en kvinna som hävdade att hon var kejsarinnans dotter Anastasia som hade överlevt familjens avrättning, misskrediterades efter att mtDNA visade att hon var en polack vid namn Franzisca Schonzkowska. Analys av vävnad från ett barns bevarade hjärta som påstods vara Marie Antoinettes son Louis Charles, som dog i fängelset under franska revolutionen, och mtDNA från drottningens hår visade att barnet med största sannolikhet var den olyckliga prinsen.