Endosymbióza je svazek mezi druhy, kde jeden z nich žije uvnitř druhého. Určité organely eukaryotických buněk, jako jsou chloroplasty a mitochondrie, které pocházejí z původní symbiózy s některými bakteriemi. V procesu endosymbiózy obývá symbiotický prvek intracelulární prostor hostitele. Příkladem těchto vzorků jsou: zooxanthellae, což je druh řas, které obývají buňky některých korálů.
Endosymbiotická teorie uvádí, že eukaryotická buňka má schopnost se připojit k jiné, aby si udržela soužití, z něhož mají prospěch oba, protože hostitel by si užíval ovoce uvolněné endosymbiontem. Na druhou stranu tato teorie také uvádí, že prvními organelami, které se vyvinuly, byly mitochondrie a poté prostřednictvím sériové endosymbiózy získá eukaryotický korpus předků endosymbionta schopného provádět fotosyntézu, který by později vyvinul eukaryotické buněčné organely, které by přicházely generovat první zelené řasy.
Existují určité důkazy, které uvádějí, že mitochondrie a plastidy se rodí z procesu endosymbiózy, jedním z nich je velikost mitochondrií, která je podobná velikosti některých bakterií. Chloroplasty i mitochondrie jsou složeny z kovalentně uzavřené kruhové dvouvláknové DNA. Jsou zakryty dvojitou látkou. Chloroplasty a mitochondrie jsou štěpeny binárním štěpením, stejně jako prokaryoty. Syntéza proteinů, jak v mitochondriích, tak v chloroplastech, je nezávislá.
