内共生学说因其丰富的证据，已被广泛接受。这一学说的关键证据来自生物界的共生现象，如根瘤菌与豆科植物，以及蓝藻与真菌形成的地衣等。例如，草履虫Paramoecium bursaria体内共生的小型藻类能进行光合作用，而澳洲白蚁消化道中的微生物群落，实际上是多种螺旋体、真细菌和纤毛虫的复杂组合，它们能共同消化纤维素。特别是近年来发现的灰孢藻Glancocystis，虽然自身无叶绿素，但体内共生的叶蓝小体负责制造食物，显示出共生关系的相对新性，叶蓝小体在细胞内的稳定性仍有待观察。灰孢藻的发现为此理论提供了有力支持。
叶绿体和线粒体的特性也支持内共生假说。它们各自拥有独特的DNA，能够自我复制，且DNA与细菌和蓝藻的DNA有相似性。蓝藻的核糖体RNA可以与眼虫叶绿体的DNA杂交，揭示了它们之间的同源性。线粒体和叶绿体的蛋白质合成系统独立于细胞核，其核糖体结构与细菌和蓝藻的类似，进一步证实了它们的同源关系。抗生素对细菌和蓝藻、线粒体和叶绿体的生长抑制作用，进一步印证了它们的共同起源。
最后，线粒体和叶绿体的内外膜结构差异明显，但内外膜的化学成分显示出与宿主细胞的不同。外膜与内质网膜相似，而内膜则更接近细菌和蓝藻的膜，这些差异性进一步强化了内共生学说的观点。
内共生学说(endosymbiont hypothesis)关于线粒体起源的一种学说。认为线粒体来源于细菌，即细菌被真核生物吞噬后，在长期的共生过程中，通过演变，形成了线粒体。该学说认为：线粒体祖先原线粒体（一种可进行三羧酸循环和电子传递的革兰氏阴性菌）被原始真核生物吞噬后与宿主间形成共生关系。在共生关系中，对共生体和宿主都有好处：原线粒体可从宿主处获得更多的营养，而宿主可借用原线粒体具有的氧化分解功能获得更多的能量。