Una primera forma sería en función del genoma que las codifica:La mayoría de las proteínas mitocondriales están codificadas en genes nucleares, y su mRNA es traducido en el citosol. Esto hace necesaria la existencia de "péptidos guía" o secuencias guía, que señalan el destino de estas proteínas mitocondriales que se sintetizan en el citosol. De esta forma estas proteínas mitocondriales codificadas en el genoma nuclear llegan a su destino correcto; es decir, al lugar donde llevarán a cabo su función estructural y/o metabólica, sea la matriz mitocondrial, la membrana interna, el espacio intermembrana o la membrana externa.
Solo una pequeña parte de las proteínas mitocondriales son codificadas por el genoma mitoocondrial en humano. Sin embargo esto no ocurre igual en todos los organismos; en los organismos menos evolucionados la mitocondria tiene un gran genoma que codifica un gran número de proteínas, aparte de otros elementos como rRNAs, tRNAs y RNA 7s, pero este genoma es reducido drásticamente en el curso de la evolución hasta alcanzar su minima expresión en la especie humana. El genoma mitocondrial humano codifica únicamente 13 proteínas, aparte de otros elementos como rRNAs, tRNAs y RNA 7s. Estas 13 proteínas son todas proteínas de la membrana mitocondrial interna, y forman parte de la estructura de los Complejos de la cadena transportadora de electrones, y de la F0F1-ATPsintasa.
Una segunda forma sería en función de su localización; es decir, del lugar donde van a realizar su función metabólica y/o estructural:
proteínas de la matriz mitocondrial