Thuyết nội cộng sinh cho rằng lục lạp và ti thể hình thành nhờ quá trình tiến hóa của tảo xanh lam và vi khuẩn thông qua quá trình nội bào. Quá trình nội bào xảy ra khi một chất đi vào tế bào qua màng tế bào và sau đó là tế bào huyết tương hợp nhất với nhau để giữ vật liệu bên trong tạo thành một túi nội bào.
Lý thuyết nội cộng sinh có thể được đơn giản hóa cho những người không phải là nhà khoa học và sinh viên khoa học bằng cách nói rằng có hai tế bào nhân sơ; tế bào này ăn tế bào kia để tạo thành màng kép. Bằng chứng cho lý thuyết này cho thấy rất có thể lục lạp và ty thể từng là tế bào vi khuẩn nguyên thủy tại một thời điểm.
Lý thuyết dựa trên kiến thức rằng cả lục lạp và ti thể đều có các thuộc tính tương tự như các tế bào vi khuẩn khác. Cả hai đều có DNA riêng được tách ra từ DNA nhân, và cả hai đều sản xuất protein và enzym để hoạt động. Để hỗ trợ thêm cho lý thuyết, chúng đều có một lớp màng kép.
Điều quan trọng cần nhớ là một lý thuyết trong lĩnh vực khoa học không chỉ là một suy nghĩ đơn thuần và dựa trên bằng chứng thuyết phục. Nó được coi là một lời giải thích đã được thiết lập và được kiểm chứng bởi cộng đồng khoa học. Do đó, hầu hết các lý thuyết được coi là sự thật trong cộng đồng khoa học.