Eukariotyczne genomy organellarne W latach 50. XX w. odkryto, że niektóre geny mogą być zlokalizowane poza jądrem komórkowym. W latach 60. stwierdzono istnienie genomów mitochondrialnych i chloroplastowych, które są niezależne i odrębne od genomu jądrowego. Genomy mitochondrialne mają prawie wszystkie organizmy eukariotyczne, a genomy chloroplastowe – wszystkie eukarioty fotosyntetyzujące. Są cząsteczkami DNA, przeważnie kolistymi.
Genomy mitochondrialne są znacznie mniejsze niż jądrowe, kodują znacznie mniej genów – u wszystkich eukariotów kodują rRNA i co najmniej niektóre białka łańcucha oddechowego, a poza tym te bogatsze w geny mogą kodować też tRNA, białka rybosomalne, białka uczestniczące w transkrypcji, translacji i transporcie innych białek do mitochondrium. U większości niższych eukariotów jak drożdże S. cerevisiae genomy mitochondrialne są stosunkowo większe i mniej zwarte, niektóre geny zawierają introny, podczas gdy te u zwierząt wielokomórkowych mają geny oddzielone niewielkimi odstępami.