大多數科學家認為,線粒體起源於內共生體。稱為“內共生學説”。
該學説認為,線粒體起源於被另一個細胞吞噬的線粒體祖先——原線粒體——一種能進行三羧酸循環和電子傳遞的革蘭氏陰性菌。原線粒體被吞噬後,並沒有被消化,而是與宿主細胞形成了共生關係——寄主可以從宿主處獲得更多營養,而宿主則可使用寄主產生的能量——這種關係增強了細胞的競爭力,使其可以適應更多的生存環境。