细胞质内遗传物质所决定的遗传现象。由于细胞质遗传的表现不同于核基因所决定的遗传现象，所以又称为核外遗传、非孟德尔遗传、母体遗传或染色体外遗传。

1909年C.柯伦斯（Correns）发现紫茉莉中绿叶（♀）×花斑叶（♂）的杂交后代都是绿叶，其反交的子代都是花斑叶。同年，E.鲍尔（Baur）报道了天竺葵中类似的现象，并且认为是由于叶绿体的遗传自主性造成的。1924年F.韦特斯泰因（Wettstein）根据葫芦藓中母体遗传现象，提出细胞质基因组一词来概括细胞质中的全部遗传物质。从20年代起，P.米凯利斯（Michalis）对柳叶菜属植物连续进行了二三十年的研究，通过正反回交法分析了若干性状的母体遗传现象。

30～40年代，先后在果蝇、玉米、双核草履虫和啤酒酵母中发现了非孟德尔遗传现象，从而揭示了细胞质遗传的广泛性。这一时期，美国的M.罗德斯（Rhoades，1931）发现了玉米细胞质遗传的雄性不育现象，由于它在玉米种子生产中的重要作用，逐渐成为细胞质遗传的重要课题。1937年日本学者今井提出质体基因概念，指出叶绿体中具有遗传因子。1943年罗德斯在玉米条纹叶的遗传中也发现了叶绿体的遗传作用。1949年B.埃弗鲁西（Ephrussi）在啤酒酵母中发现了小菌落的变异，并指出这种变异与线粒体的遗传作用有关。

50年代初，J.莱德柏格（Lederberg）根据大肠杆菌中F因子和噬菌体中溶源性的发现，用质粒一词来概括染色体外的全部遗传因子，从而把染色体外遗传的概念扩大到原核生物中。

1963～1964年分别确证了线粒体和叶绿体中存在DNA。此后，细胞质遗传的研究逐渐成为分子遗传学的一个重要领域。

凡属以下情形中的任何一种，就可以认为这种遗传现象属于细胞质遗传：①正反交结果不同，子代性状与母体相同，这类现象又称母体遗传。这一判断标准适用于高等植物和某些微生物。②在同型配子的生物中，双亲杂交后代仅仅表现某一亲本的性状，而无双亲性状的分离。如衣藻中某些性状仅能通过正交配型（mt^＋）传递，并且在后代中不发生分离。③通过注射、接合转移等方式把一种生物的细胞质或细胞质内的遗传因子转移到另一生物中，受体由此而获得供体的某一性状。④通过回交、核移植等方法把一种生物的细胞核转移到另一生物的细胞质中，后者没有因为失去自己细胞核而丧失某些性状。表明这些性状属于细胞质遗传。

细胞质遗传是细胞质内遗传物质传递的结果。这类遗传物质包括细胞器、共生体和质粒。在真核细胞的细胞器中，线粒体、质体都含有DNA，这些DNA与核DNA有一定差别，但都能编码一定数量的蛋白质，并决定某些性状的表现。细胞质内的共生体在真核和原核生物中都有发现，如卡巴粒、λ和μ粒子等，它们不是生物体所必需的成分，但却能决定寄主某些性状的表现。质粒大量存在于细菌之中，在某些低等真核生物（如酵母）中也有发现。

细胞质遗传现象在整个生物遗传中，只占有很小的比例。核基因仍然是主要的遗传物质。细胞质基因常以各种方式与核基因发生互作，两者间往往发生相互调控的作用。已知某些质体变异是核基因突变造成的，但以细胞质遗传的方式传递。有些共生体颗粒（如卡巴粒）虽然以细胞质遗传方式传递，但是这种颗粒在生物体内的保持却需要特定核基因的存在。有些性状的表现（如酵母的小菌落）既可以由细胞质基因决定，也可以由核基因决定。叶绿体和线粒体基因也常需要与核基因共同编码。如植物叶绿体中的RUBP羧化酶是由8个大亚基和8个小亚基组成的，其中前者由叶绿体基因组编码，后者则由核基因组编码。

细胞质遗传在实践上主要应用于农作物的雄性不育。由于细胞质遗传的雄性不育可以免除或部分免除杂交种子生产过程中的去雄工作，从而使自花授粉植物的杂种优势有利用的可能，并且使异花授粉植物的种子生产降低成本和提高种子纯度。