Endosimbioza je spoj između vrsta, gdje jedna od njih živi unutar druge. Određene organele eukariotskih stanica, poput kloroplasta i mitohondrija, koje su izvedene iz njihove izvorne simbioze s nekim bakterijama. U procesu endosimbioze, simbiotski element nastanjuje unutarćelijski prostor domaćina. Primjer tih primjeraka su: zooxanthellae, koje su vrsta algi koje nastanjuju stanice nekih koralja.
Endosimbiotska teorija kaže da eukariotska stanica ima sposobnost vezanja za drugu kako bi održala suživot tamo gdje oboje imaju koristi, budući da bi domaćin uživao u plodu puštenom od endosimbionta. S druge strane, ova teorija također potvrđuje da su prvi organeli koji su evoluirali bili mitohondriji, a zatim, serijskom endosimbiozom, predak eukariotskog korpusa dobiva endosimbiont sposoban za provođenje fotosinteze, koji će kasnije razviti organele eukariotskih stanica koje će doći stvoriti koje su prve zelene alge.
Postoje određeni dokazi koji navode da se mitohondriji i plastidi rađaju iz procesa endosimbioze, jedan od njih je veličina mitohondrija, koja je slična veličini nekih bakterija. I kloroplasti i mitohondriji sastavljeni su od kovalentno zatvorene kružne dvolančane DNA. Prekriveni su dvostrukom tkaninom. Kloroplasti i mitohondriji podijeljeni su binarnom cijepanjem, kao i prokarioti. Sinteza proteina, kako u mitohondrijima, tako i u kloroplastima, neovisna je.
