分裂类似的方式进行增殖，可细分为三种模式：线粒体的融合也是细胞中的基本事件，对线粒体正常功能的发挥具有非常重要的作用。人类细胞需要通过线粒体融合的互补作用来抵抗衰老；酵母细胞线粒体融合发生障碍会引起唿吸链缺陷。线粒体间的融合需在一种分子量约为800kDa的蛋白质复合物——“融合装置”（fusion machinery）的介导下进行，该过程可大致分为四个步骤：锚定、外膜融合、内膜融合以及基质内含物融合。
群体遗传学.因为mtDNA几乎不发生基因重组，所以遗传学家长期将其作为研究群