เอนโดซิมไบโอซิสคือการรวมกันระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งซึ่งหนึ่งในนั้นอาศัยอยู่ภายในอีกชนิดหนึ่ง อวัยวะบางอย่างของเซลล์ยูคาริโอเช่นคลอโรพลาและ mitochondria ซึ่งจะได้มาจาก symbiosis เดิมของพวกเขากับบางแบคทีเรียในกระบวนการเอนโดซิมไบโอซิสองค์ประกอบทางชีวภาพจะอาศัยอยู่ในพื้นที่ภายในเซลล์ของโฮสต์ ตัวอย่างของตัวอย่างเหล่านี้คือ: zooxanthellae ซึ่งเป็นสายพันธุ์ของสาหร่ายที่อาศัยอยู่ในเซลล์ของปะการังบาง
ทฤษฎีเอนโดซิมไบโอติกระบุว่าเซลล์ยูคาริโอตมีความสามารถในการยึดติดกับอีกเซลล์หนึ่งเพื่อดำรงอยู่ร่วมกันโดยที่ทั้งสองได้รับประโยชน์เนื่องจากโฮสต์จะเพลิดเพลินไปกับผลไม้ที่ปล่อยออกมาโดยเอนโดซิมไบออน ในทางกลับกันทฤษฎีนี้ยังยืนยันว่าออร์แกเนลล์แรกที่มีวิวัฒนาการคือไมโทคอนเดรียและจากนั้นผ่านเอนโดซิมไบโอซิสแบบอนุกรมเซลล์ยูคาริโอตของบรรพบุรุษจะได้รับเอนโดซิมไบออนที่สามารถสังเคราะห์แสงได้ซึ่งต่อมาจะพัฒนาออร์แกเนลล์เซลล์ยูคาริโอตที่จะมา เพื่อสร้างสาหร่ายสีเขียวตัวแรก
มีหลักฐานบางอย่างที่ระบุว่าไมโตคอนเดรียและพลาสปิดเกิดจากกระบวนการเอนโดซิมไบโอซิสหนึ่งในนั้นคือขนาดของไมโทคอนเดรียซึ่งใกล้เคียงกับแบคทีเรียบางชนิด ทั้งคลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรียประกอบด้วยดีเอ็นเอเกลียวคู่แบบวงกลมปิดด้วยโควาเลนต์ คลุมด้วยผ้าสองชั้น คลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรียแบ่งตามฟิชชันแบบไบนารีเช่นเดียวกับโปรคาริโอต การสังเคราะห์โปรตีนทั้งในไมโทคอนเดรียและในคลอโรพลาสต์เป็นอิสระ
