Митохондриальная гаплогруппа Х возникла около 30 000 лет назад, возможно, в Западной Азии. Эта гаплогруппа не обнаружена среди мезолитических охотников-собирателей Европы или Северной Африки. Предполагается, что ее появление и распространение неразрывно связано с миграцией первобытных фермеров с территории Плодородного полумесяца (Месопотамия и Северный Египет) в Европу во время неолита.
Сейчас эта гаплогруппа является одной из самых редких материнских гаплогрупп. Единственной этнической группой с высоким процентом встречаемости гаплогруппы Х являются друзы Ливана, Сирии и Израиля (15%). Субклад X2a обнаружен у многих коренных индейцев Северной Америки, особенно среди сиу (15%), нуу-ча-нульт (11–13%), навахо (7%) и якама (5%). Наличие этой гаплогруппы у индейцев и её редкая встречаемость в Азии (на Алтае и у эвенков Сибири) рассматривается некоторыми учёными в качестве подтверждения солютрейской гипотезы, согласно которой древние европейцы могли мигрировать в Северную Америку на лодках вдоль южной оконечности Арктического ледника. Гаплогруппа X также встречается в Греции (4%), Македонии (3%), Румынии (2,5%) и по всему Кавказу: у аварцев (5%), кабардинцев (5%), карачаевцев (4,5%), ногайцев (4%), даргинцев (3,5%), армян (3,5%), азербайджанцев (3,5%), северных осетин (3%) и грузин (3%). В Западной Европе гаплогруппа X распространена на Оркнейских островах (7%), в Шотландии (2,5%), Каталонии (2,5%) и Стране Басков (2,5%).