El ADN antiguo se refiere al ADN preservado de restos subfosilizados (no completamente fosilizados) de animales o humanos antiguos. Por ejemplo, se ha extraído con éxito ADN antiguo de los huesos de los neandertales, parientes humanos extintos; mamuts, grandes bestias parecidas a elefantes que vagaron por la Tierra durante la última Edad de Hielo y sacerdotes egipcios que vivieron hace 4000 años. La evidencia fósil ofrece relativamente poca información relativa a lo que se puede aprender de la secuenciación del ADN antiguo, por lo que tiene mucha demanda y hay muchos genetistas que se especializan en ADN antiguo.
El concepto de ADN antiguo fue popularizado por la película Jurassic Park de Steven Spielberg, una de las películas más populares de la década de 1990. En Jurassic Park, los dinosaurios reviven extrayendo su ADN de los mosquitos conservados en ámbar que picaron a estos dinosaurios poco antes de quedar atrapados en la resina de un árbol. De hecho, en un momento se pensó que se había recuperado ADN de dinosaurio, pero los análisis posteriores han demostrado que este no es el caso y que el ADN en cuestión proviene de la contaminación. Los estudios sugieren que el ADN antiguo legítimo más antiguo tiene aproximadamente un millón de años. Existe cierto desacuerdo sobre si el ADN más antiguo puede conservarse en ámbar.
El ADN antiguo significa que se pueden secuenciar los genomas de algunas especies extintas, como los neandertales. El Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva secuenció completamente el genoma neandertal en 2008, convirtiéndolo en el segundo genoma homínido (además de los humanos) en ser secuenciado completamente. El ADN antiguo para el Proyecto del Genoma de Neandertal se tomó de un espécimen de 38,000 años encontrado en una cueva en Croacia.
Algunos expertos en riesgo tecnológico quedaron desconcertados cuando en 2007 se determinó el código genético del virus de la gripe española de 1918 a partir del ADN recuperado de restos humanos que habían sucumbido a la enfermedad congelada en hielo. La gripe española de 1918 fue la peor pandemia mundial desde la peste negra en la Europa del siglo XV, y mató a 15 millones de personas. Se trata de más personas de las que murieron en ambas guerras mundiales juntas. El código genético de este virus de la gripe española se puso abiertamente en línea, para que cualquiera lo use teóricamente. Esa es la desventaja de los estudios de ADN antiguos.