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Nicht nur der Zellkern, sondern auch manche anderen Bestandteile der Zelle enthalten DNA, insbesondere die Mitochondrien, kleine Körperchen im Cytoplasma, die der Energieproduktion dienen, sowie die Chloroplasten der Pflanzen, in denen die Photosynthese stattfindet. Diese Gebilde pflanzen sich selbst fort. Ihre DNA verdoppelt sich ähnlich wie die im Zellkern, und sie enthält auch Gene, die transkribiert und in Proteine translatiert werden. 1981 hat man die gesamte Nucleotidsequenz in der DNA eines Mitochondriums ermittelt; ihr genetischer Code unterscheidet sich geringfügig von dem im Zellkern.
Die Eigenschaften, die in der cytoplasmatischen DNA codiert sind, werden vielfach eher von der Mutter als vom Vater weitervererbt (beim Menschen sogar ausschließlich von der Mutter), weil Samenzellen und Pollen meist weniger Cytoplasma enthalten als die Eizelle. In manchen Fällen war eine scheinbar mütterliche Vererbung aber auf Viren zurückzuführen, die über das Cytoplasma der Eizelle von der Mutter auf die Nachkommen weitergegeben wurde.
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