Proces powstania komórki eukariotycznej tłumaczy teoria endosymbiotyczna, która zakłada, że przebiegał on w następujących etapach:
System błon wewnętrznych komórki eukariotycznej i cytoszkielet pojawiły się u odległych przodków beztlenowych cudzożywnych komórek, zapewniając im zdolność pochłaniania stałych cząsteczek pokarmowych.
Komórki tej preeukariotycznej linii stały się zdolne do konsumowania i trawienia innych prokariontów, co dało im przewagę nad pozostałymi organizmami.
Niektórym "pożartym" komórkom prokariotycznym udało się przetrwać. Weszły w symbiozę z niegdysiejszym drapieżcą. Ponieważ wewnętrzny symbiont umożliwiał efektywniejsze zdobywanie energii, preeukariont mógł się szybciej rozmnażać.
Symbioza między bakterią tlenową a beztlenowym preeukariontem była stabilizowana przez wzajemną wymianę. Premitochondria dostarczały ATP, powstającego przy wykorzystaniu tlenu, a gospodarz udzielał im substratów pokarmowych w przystępnej formie oraz zapewniał fizyczną ochronę.
Geny, zapewniające niezależność, zostały utracone przez symbiotyczne prokarionty, a inne, zaangażowane w proces oddychania, zostały przeniesione do jądra komórkowego gospodarza. Prokarionty przekształciły się więc w mitochondria o bardzo zredukowanym genomie. Chloroplasty powstały z organizmów przypominających sinice w procesie podobnym do tego, który doprowadził do powstania mitochondriów.
Efektem szeregu następnych procesów ewolucyjnych jest dzisiejsza różnorodność i specjalizacja komórek, której przykładem są komórki roślinne i zwierzęce.
Powiązania
Z pojęciem komórki eukariotycznej wiąże się pojęcie "energidy". Energida to według niemieckiego botanika Juliusza Sachsa najmniejsza jednostka życia, składająca się z jednego jądra komórkowego i obsługującej go cytoplazmy. Zgodnie z tą koncepcją organizm jednokomórkowy i jednojądrowy zarazem np. euglena to monoenergida; organizm jednokomórkowy wielojądrowy o równocennych jądrach np. opalina to polienergida zaś orzęsek z dymorfizmem jądrowym to hiperenergida. W myśl tej teorii komórki eukariotyczne są agregatami różnego rodzaju energid.