I 1980'erne blev analysen af genetiske data en del af videnskabelige undersøgelser vedrørende moderne menneskers oprindelse. Et vigtigt redskab er mitokondriell DNA analyse. Som vi så tidligere, er ikke alt genetisk materiale i en celle i kernen. I mennesker, ud over genomet indeholdt i 23 par kromosomer, der mitokondrie-DNA, som er cirkulær og indeholder 37 gener, indeholder hvert mitokondrie adskillige kopier af molekylet. Den mitokondrie-DNA-arv afviger fra nukleare DNA-arvsmønstre, da de cytoplasmatiske organeller i en zygot - herunder mitokondrier - kun kommer fra kvindens gamete. Spermatozoa bidrager kun til dannelsen af zygotet med centriolen og det haploide sæt af nukleare kromosomer fra faderen. Selvom mitokondrier fra sædmen indtræder oocyten på befrugtningstidspunktet degenereres de hurtigt. Ciroplasmens arv overføres derfor primært af moderen til afkom. Mitokondrielt DNA er blevet et nyttigt redskab til tolkning af nylige evolutionære begivenheder af to grundlæggende grunde:
den har en høj mutationsrate; mutationer er den primære kilde til variation mellem molekyler. Sammenligningen mellem homologe molekyler kan informere tiden for divergens mellem dem fra en forfædret tilstand; Jo større antallet af forskelle er, jo længere tidsinterval. I nukleært DNA med en meget større mængde nukleotider og en lavere mutationshastighed er disse forskelle vanskeligere at analysere; Der er ingen rekombination mellem moder- og fædregener i mitokondrie-DNA, da mitokondrier kun arves fra moderen. Dette letter tolkningen af dataene, da variabiliteten i mitokondrie-DNA i en population kan betragtes som et resultat af akkumuleringen af genmutationer, ikke af rekombination. Mitokondriær DNA-analyse i humane populationer viste, at variationen i dette DNA i nuværende mennesker er meget lille. En forklaring på denne kendsgerning er, at mennesker for nylig er opstået i den geologiske tidsskala, som bekræftes af den fossile rekord. En anden vigtig observation var, at afrikanere til stede blandt de nuværende menneskelige populationer har større mitokondriell DNA-variabilitet, hvilket kan indikere, at det er den ældste befolkning. Dette vil også støtte den mest accepterede hypotese i dag, at hominider dukkede op i Afrika. Der er dog andre mulige fortolkninger for sådanne molekylære data, sådan som mitokondriale DNA-variabilitet i afrikanske befolkninger kun skyldes, at de er efterkommere af større populationer. Molekylære data udgør bestemt et vigtigt redskab, men dets fortolkning er ikke let, og der er stadig mange kontroverser i den videnskabelige verden om hypoteserne om Homo sapiens oprindelse.
