La maggior parte del DNA risiede nel nucleo di una cellula. Tuttavia, alcuni organelli del citoplasma cellulare, come i cloroplasti e i mitocondri, hanno anche il loro DNA. Questi organelli replicano il loro DNA indipendentemente dal DNA nucleare della cellula in cui risiedono. L'eredità non nucleare descrive l'eredità di geni provenienti da strutture diverse dal nucleo.

I mitocondri sono presenti sia nelle piante che nelle cellule animali. Sono considerate come le "centrali elettriche" delle cellule eucariotiche perché rompono il glucosio per formare energia che alimenta l'attività cellulare. Il DNA mitocondriale è costituito da circa 37 geni, e molti di loro contribuiscono a questo processo, chiamato fosforilazione ossidativa.

I cloroplasti si trovano nelle piante e nelle alghe e sono i siti di fotosintesi. La fotosintesi permette a questi organismi di produrre glucosio dalla luce solare. Il DNA cloroplasto è costituito da circa 100 geni, molti dei quali sono coinvolti nella fotosintesi.

A differenza del DNA cromosomico nel nucleo, il cloroplasto e il DNA mitocondriale non rispettano l'ipotesi mendeliana che metà materiale genetico di un organismo provenga da ciascun genitore. Questo perché gli spermatozoi generalmente non contribuiscono al DNA mitocondriale o cloroplasto agli zigoti durante la fecondazione.

Mentre uno spermatozoi contribuisce principalmente a un insieme aploide di cromosomi nucleari allo zigote, una cellula uovo contribuisce con i suoi organelli oltre ai suoi cromosomi nucleari. Gli zigoti (e i cloroplasti nelle cellule vegetali) ricevono tipicamente mitocondri e cloroplasti esclusivamente dalla cellula uovo; questa è chiamata eredità materna. L'eredità materna è un tipo di eredità non nucleare, o extranucleare.

Perché i mitocondri e i cloroplasti hanno il loro DNA? La spiegazione prevalente è la teoria endosimbiotica. La teoria endosimbiotica afferma che i mitocondri e i cloroplasti erano un tempo procarioti indipendenti. Ad un certo punto, si unirono alle cellule eucariotiche ospiti ed entrarono in una relazione simbiotica, che avvantaggiò entrambe le parti.