Ciri utama yang membedakan prokariota dari eukariota adalah struktur inti mereka. Sementara prokariota memiliki materi genetik dalam sitoplasma, eukariota memilikinya dikompresi di dalam nukleus. Dengan cara ini, dengan mengelompokkan segala sesuatu dalam kompartemen yang sama, lokasi dan pertemuan antara DNA dan mesin replikasi dioptimalkan. Studi tentang bagaimana kehidupan berasal seperti yang kita kenal sekarang memperjelas bahwa eukariota diturunkan dari prokariota yang lebih primitif dan sederhana. Saat ini, hipotesis dibagikan bahwa selama evolusi dari prokariota ke eukariota ada proses simbiosis, mungkin antara archaea dan prokariota. Selain itu, proses unik juga dilewatkan dalam sel untuk menyelesaikan proses. Komunitas ilmiah masih belum mengetahui apakah proses endosimbiosis terjadi sebelum atau sesudah perubahan pada setiap jenis sel untuk membentuk eukariota. Pembentukan nukleus diyakini telah mendahului penggabungan mitokondria dan kloroplas.
Dari presentasi studi oleh Lynn Margullis pada tahun 1967 bahwa hipotesis endosimbiosis antara 2 atau lebih prokariota menjadi populer untuk membentuk eukariota. Pada tahun 1984 Lake dan rekan-rekannya menyumbangkan hipotesis eosit. Mendemonstrasikan dengan RNA dan tes ribosom bahwa archaea adalah nenek moyang evolusioner langsung dari eukariota. Tapi siapa yang menyerang siapa?
Teori endosimbion mengusulkan bahwa makhluk uniseluler, archaea atau bakteri, menelan jenis sel lainnya. Fagosit berhasil hidup dalam keseimbangan genting dalam membran ganda dalam sitoplasma inang dan migrasi DNA itu kemudian. Di sisi lain, ada hipotesis bahwa itu bukan fagositosis, tetapi justru sebaliknya. Satu sel mencoba memparasit yang lain, memasuki sitoplasmanya. Setelah berebut mencoba memanfaatkan mesin reproduksi sel yang diparasit, keseimbangan tercapai yang mengakhiri simbiosis antara parasit dan inang.
Hipotesis lain menunjukkan bahwa itu adalah virus besar yang pertama kali dimasukkan ke dalam bakteri. Hipotesis ini didukung oleh kesamaan antara morfologi dan cara memanipulasi DNA eukariota dan beberapa virus raksasa saat ini.
Selain teori endosimbion, terdapat pula hipotesis yang menyatakan tidak ada interaksi antara kelompok makhluk hidup yang berbeda. Di dalamnya, prokariota leluhur mengembangkan set membran kedua untuk membentuk nukleus atau lebih konsisten sitoplasma. Hipotesis eksomembran memiliki beberapa bukti dalam kelompok bakteri dengan beberapa kompartementalisasi oleh membran dalam sitoplasma. Lebih lanjut, keberadaan dinding bakteri dapat menjadi semacam kompartementalisasi primitif dari mana membran sitoplasma akan berkembang. Membran asli akan membentuk membran nukleus dan akan mengembangkan protein khusus untuk diangkut ke nukleus baru, seperti protein pori-pori nukleus. Jenis struktur inti, membran dan pori-pori ini, sudah muncul dalam kelompok plactomycetes, di dalam bakteri cararn.