O ADN mitocondrial ou ADNmt (en inglés mtDNA) é o ADN que se encontra dentro das mitocondrias celulares, orgánulos eucariotas que fabrican a maior parte do ATP (molécula que almacena e cede enerxía na célula) a partir da enerxía obtida na oxidación dos alimentos. Porén, a maioría do ADN presente nas células eucarióticas está no núcleo celular.
O ADN mitocondrial pode considerarse como o noso "cromosoma" máis pequeno, aínda que é bastante distinto dos verdadeiros cromosomas do núcleo. Foi a primeira parte do xenoma humano que foi secuenciada. Nos humanos e na maioría das especies hérdase só da nai.
Coñécese a secuencia do ADNmt de moitos organismos e individuos (incluíndo algúns extinguidos), e a súa comparación é moi importante en filoxenia. Permite tamén un exame das relacións entre poboacións humanas, moi interesante en antropoloxía.