大多数科学家认为，线粒体起源于内共生体。称为“内共生学说”。

该学说认为，线粒体起源于被另一个细胞吞噬的线粒体祖先——原线粒体——一种能进行三羧酸循环和电子传递的革兰氏阴性菌。原线粒体被吞噬后，并没有被消化，而是与宿主细胞形成了共生关系——寄主可以从宿主处获得更多营养，而宿主则可使用寄主产生的能量——这种关系增强了细胞的竞争力，使其可以适应更多的生存环境。