線粒體DNA呈雙鏈環狀，與細菌DNA相似。一個線粒體中可有一個或幾個DNA分子。各種生物的線粒體DNA大小不一樣，大多數動物細胞線粒體DNA的周長約為5μm，約含有16 000個堿基對，相對分子質量比核DNA分子小100～1 000倍。葉綠體DNA也呈雙鏈環狀，其大小差異較大(有200 000～2 500 000個堿基對)。葉綠體DNA的周長一般在40～60 μm。每個線粒體中平均約含有6個線粒體DNA分子，每個葉綠體中平均約含12個葉綠體DNA分子。
