Específicamente, propuso la teoría de endosimbiótica , que establece que:
* mitocondrias originado de bacterias aeróbicas que fueron envueltas por células procariotas más grandes.
* cloroplastos originado de bacterias fotosintéticas que estaban envueltas por células procariotas más grandes.
Esta teoría sugiere que estas células proculfadas de células proculadas no fueron digeridas por la célula huésped, sino que vivieron dentro de ellas y finalmente formaron una relación simbiótica, evolucionando hacia los orgánulos que conocemos hoy.
La teoría de Margulis ha sido ampliamente aceptada y apoyada por una gran cantidad de evidencia, revolucionando nuestra comprensión de la evolución de las células eucariotas.