A principal diferença entre o DNA mitocondrial e o DNA do cloroplasto é que o DNA mitocondrial está presente dentro da mitocôndria das células eucarióticas, enquanto o DNA do cloroplasto está presente dentro dos cloroplastos das células vegetais.
Mitocôndrias e cloroplastos são duas importantes organelas ligadas à membrana nas células eucarióticas. As mitocôndrias são as potências das células. Por outro lado, os cloroplastos são os locais de fotossíntese nas plantas. Acredita-se que as mitocôndrias e os cloroplastos sejam originados de células procarióticas em células eucarióticas por meio de endossimbiose. Essas duas organelas contêm seu próprio DNA. Embora esse DNA não seja um DNA nuclear de uma célula e não seja importante para o funcionamento da célula, é importante para algumas de suas próprias propriedades de organela celular.