Yaşamın ilk milyarlarca yılı tek tip basit hücrelerle (bakteriler ve arkeler) geçti. Sonra niteliksel bir eşik aşıldı: bir konak hücre, enerji üreten başka bir bakteriyi sindirmek yerine içinde barındırdı. Zamanla bu içeri alınan ortak, hücrenin enerji santraline (mitokondri) dönüştü; bitkilerde ayrıca fotosentez yapan kloroplastlar aynı yolla edinildi. Bu "içsel ortak yaşam" (endosimbiyoz) kuramının dayanağı somuttur: mitokondri ve kloroplastların kendi DNA'sı vardır ve bakterilerinkine benzer biçimde bölünürler.

Ökaryot hücre, genetik malzemesini bir zarla çevreleyip çekirdek içine kapatması ve iç bölmelere ayrılmasıyla öncekilerden ayrılır. Bu iç düzen, çok daha büyük genomları ve karmaşık düzenlemeyi mümkün kıldı.

Ökaryotların ne zaman ortaya çıktığı tartışmalıdır; moleküler saatler ve tartışmalı fosil izleri 1,6–2,1 milyar yıl arasını işaret eder. Kesin olan, bu hücre tipinin tek başına kalmadığıdır: çekirdekli hücre, ileride çok hücreliliği, dolayısıyla mantarları, bitkileri ve hayvanları olanaklı kılan yapısal sıçramaydı.