La diversidad genética de 27 accesiones de ajo (variedades locales/landraces) fue investigada utilizando cinco marcadores de repetición de secuencias simples (SSR) y seis marcadores de repetición de secuencias simples intermedias (ISSR). La genotipificación SSR reveló 26 alelos diferentes, mientras que se produjeron 84 bandas polimórficas utilizando los marcadores ISSR. El contenido promedio de información de polimorfismo (PIC) fue de 0.471 y 0.465 para los marcadores SSR y ISSR, respectivamente. En comparación con los ISSR, los marcadores SSR revelaron un mayor nivel de redundancia, lo que indica posibles duplicados entre las accesiones. El análisis de varianza molecular (AMOVA) basado en ambos sistemas de marcadores mostró que la mayor parte de la diversidad molecular se atribuyó a diferencias dentro de las accesiones, en lugar de entre ellas. UPGMA, STRUCTURE y Análisis de Coordenadas Principales (PCoA) basados en los SSR produjeron resultados de agrupamiento similares, aunque no en acuerdo con los producidos por los marcadores ISSR. Las pruebas exactas de Fisher y los análisis de regresión logística multinomial identificaron asociaciones significativas entre los compuestos químicos, los rasgos morfológicos del bulbo y loci específicos de SSR e ISSR. Nuestros resultados proporcionan una base molecular para comprender la diversidad genética de las landraces de ajo griego, lo que podría ser útil para la conservación y el manejo sostenible de este cultivo. También se han revelado marcadores potenciales que fomentan la selección de genotipos en el mejoramiento del ajo.