Согласно теории симбиогенеза, хлоропласты сформировались в результате симбиоза фототрофных прокариот (цианобактерий) с более крупными эукариотическими клетками водорослей или простейших. 3

Процесс происходил так: клетка-хозяин не переварила аэробные фотосинтезирующие цианобактерии, а оставила их для последующего использования продуктов фотосинтеза. 3 Это дало преимущество эукариотам в борьбе за существование. 3

В частности, цианобактерия улавливала из цитоплазмы клетки-хозяина углекислоту, продуцируемую митохондриями, тогда как митохондрии получали выделяемый при фотосинтезе кислород. 35

В ходе эволюции между этими двумя клетками установились симбиотические связи, которые привели к образованию из фототрофных прокариот (цианобактерий) полуавтономных органелл — хлоропластов. 3

Изначально первичный хлоропласт имел три мембраны: первичную фагосомальную мембрану клетки-хозяина, затем редуцировавшуюся, и двойную мембрану цианобактерии. 3