Las mitocondrias tienen características arquitectónicas y funciones bioquímicas distintas que son consistentes con las necesidades bioenergéticas específicas de cada célula. Sin embargo, a medida que avanzan las técnicas de imagen y aislamiento, se ha observado que la heterogeneidad entre las mitocondrias puede ocurrir dentro de la misma célula. Además, la heterogeneidad mitocondrial está asociada con diferencias funcionales en la señalización metabólica, la utilización de combustibles y la síntesis de triglicéridos. Estas asociaciones fenotípicas sugieren que las subpoblaciones mitocondriales y la heterogeneidad influyen en el riesgo de enfermedades metabólicas. Esta revisión examina la literatura actual sobre la heterogeneidad mitocondrial en las células beta pancreáticas y los túbulos proximales renales tal como existen en los estados patológicos y fisiológicos; específicamente, en los estados patológicos de glucolipotoxicidad, progresión de la diabetes tipo 2 y enfermedades renales. Se hará hincapié en los beneficios de equilibrar la heterogeneidad mitocondrial y cómo la interrupción de este equilibrio conduce a un deterioro de la función tisular y al inicio de enfermedades.