تاريخ إيطاليا الجيني متأثر بشدة بالجغرافيا والتاريخ. معظم أسلاف الإيطاليين هم من متحدثي اللغات الهندوأوروبية (مثل الشعوب الإيطاليقية كاللاتينيين، والأمبريين، والسامنيتيين، والأسكانيين، والسيكوليين، وقدماء الفينيتو، بالإضافة إلى الكلت في الشمال والأبوليين والإغريق في الجنوب) ومن متحدثي لغات ما قبل الهندوأوروبية (الإتروريين والرايتانيين في البر الرئيسي لإيطاليا، والسيكانيين والإيليميين في صقلية، وشعب النوراجيين في سردينيا). خلال الفترة الإمبراطورية لروما القديمة، كانت مدينة روما تحتضن أيضًا العديد من الشعوب ذوي أصول من مناطق متنوعة في حوض البحر المتوسط، كجنوب أوروبا، وشمال أفريقيا، والشرق الأوسط، بحثًا عن فرص أفضل أو كعبيد، ولكنهم لم يتركوا أثرًا جينيًّا بارزًا أو باقيًا في القرون اللاحقة بعد انحدار روما وسقوطها.
بناءً على تحليل الحمض النووي (الدنا)، هناك أدلة على بنية فرعية وراثية قديمة مناطقية واستمرارية ضمن إيطاليا المعاصرة تعود للحقبة ما قبل الرومانية والحقبة الرومانية الأولى. يظهر تحليل الحمض النووي أيضًا أن الاستعمار الإغريقي كان له أثر بارز باقٍ على المشهد الوراثي المحلي لجنوب إيطاليا وصقلية (ماجنا غراسيا)، إذ يمتلك المعاصرون من تلك المنطقة خليطًا إغريقيًا بارزًا في جيناتهم. وجد بشكل عام أن العينات اللاتينية من لاتيوم في العصر الحديدي وبداية الحقبة الجمهورية الرومانية أقرب ما تكون للإيطاليين الشماليين وإيطاليي الوسط المعاصرين (أربعة من أصل ستة كان أقرب للإيطاليين الشماليين وإيطاليي الوسط، والنسبة الباقية كانت أقرب لإيطاليي الجنوب). بشكل عام، وجد أن الاختلاف الوراثي بين اللاتينيين والإتروريين ومن سبقهم من البروتو-فيلانوفيين في إيطاليا مهمل. في عام 2019، وجد تحليل الدنا-أ للمستحاثات الرومانية بعض المساهمة الوراثية من الأسلاف الأوروبيين الشماليين لسكان القرون الوسطى لمدينة روما، من مصادر ربما تتعلق باللومبارديين والقوط الغربيين. يشير تحليل عام 2020 للمجموعات الأحادية من جهة الأم من العينات القديمة والمعاصرة إلى تشابه جيني بارز واستمرارية بين السكان المعاصرين لأمبريا في وسط إيطاليا والسكان القدماء للمنطقة المنتمية إلى الثقافة الأمبرية الناطقة بالإيطاليقي.
أكدت عدة دراسات للحمض النووي على أن التنوع الجيني في إيطاليا متنوع السمات من شرق المتوسط إلى غربه، باستثناء السردينيين الغرباء جينيًا في إيطاليا وأوروبا نتيجة أصولهم النيوليثية (من العصر الحجري الحديث)، وما قبل الهندوأوروبية والنوراجية غير الإيطاليقية. وجد أن السكان الإيطاليين بمعظمهم يأتون من نفس المكونات العرقية، ولكن بنسب مختلفة، تتعلق بالهجرات إلى أوروبا في العصر الحجري الأوسط والحجري الحديث والعصر البرونزي، ما يعكس تاريخ أوروبا وحوض المتوسط الأوسع. يشابه الإيطاليون بقية الأوروبيين الجنوبيين من حيث نسب خليطهم الجيني، وهو بشكل رئيسي آتٍ من أسلاف الأوروبيين الأوائل المزارعين في العصر الحجري، بالإضافة إلى كميات أقل، ولكن معتد بها مع ذلك، من الصيادين الجامعين الغربيين في العصر الحجري الأوسط، ورعاة السهول الغربيين في العصر البرونزي (ناطقون بالهندوأوروبية)، وأسلاف مرتبطين بالإيرانيين/القوقازيين من العصر البرونزي أو النحاسي. الصقليون والإيطاليون الجنوبيون أقرب ما يكون للإغريق (وتشهد على هذه الحقيقة منطقة ماجنا غراسيا «بلاد الإغريق الكبرى» أو «اليونان الكبرى»)، في حين أن الإيطاليين الشماليين هم أقرب إلى الإسبان والفرنسيين الجنوبيين. هناك أيضًا القليل من الخليط شرق الأوسطي وشمال الأفريقي من العصرين البرونزي والحديدي في جنوب إيطاليا وسردينيا، ونسبه الأكبر في صقلية.
الفجوة الجينية بين الإيطاليين الشمالين والجنوبيين يملؤها التجمع في وسط إيطاليا، ما يخلق تدرجًا مستمرًا من التنوع يعكس التضاريس الجغرافية. المسافة الوراثية بين الإيطاليين الشماليين والجنوبيين، رغم كونها كبيرة على جنسية أوروبية واحدة، فإنها تساوي تقريبًا المسافة بين الألمان الشماليين والجنوبيين. كشفت دراسة تناولت الجوانب اللغوية في بعض المجتمعات المعزولة المقيمة في إيطاليا أن تنوعهم الوراثي أكبر من ذلك الملاحظ في القارة الأوروبية كاملة على مسافات قصيرة (0-200 كم) ومتوسطة (700-800 كم)، وتشكل معظم القيم الكبيرة للمسافات الجينية الملاحظة في كل النطاقات الجغرافية. بالتأكيد، فقد بدأ الإيطاليون الشماليون والجنوبيون بالافتراق منذ أواخر العصر الجليدي، وبالتالي يبدو أنهم يحتوون على مستوى ميكرو-جغرافي تدرج التنوع الوراثي الملاحظ على امتداد أوروبا. الاستثناءات الوحيدة هي بعض الأقليات (معظمها من الأقليات السلوفينية من منطقة فريولي فينيتسيا جوليا) التي تجمع إلى الناطقين باللغة السلافية من سكان أوروبا الوسطى من سلوفينيا، بالإضافة إلى السردينيين، الذين يبدو أنهم مختلفون بشكل واضح عن سكان كل من يابسة إيطاليا الرئيسية وصقلية.