不是所有的
细胞器都有自己的基因组，只有
线粒体、叶绿体等少数真核细胞的细胞器有自己的基因组。这与这些细胞器的起源有关。
大部分的专家学者认为，线粒体和真核细胞是一种内共生的关系。
根据这个学说，大约在十几亿年前，有一种大型的有吞噬能力的
原核生物，叫做前真核细胞。前真核细胞先后吞噬了几种原核生物(如原始的需氧型细菌、
蓝藻等)，这些被吞噬的生物不仅没有被消化分解，反而在前真核细胞中生存了下来。在进化的过程中，被吞噬的生物由寄生过渡到共生，最终成为宿主细胞的细胞器。
例如,前真核细胞吞噬了一种原始的需氧细菌(又称原线粒体)，结果这种需氧细菌在前真核细胞的细胞质里生存下来了，并且逐步与前真核细胞形成了内共生关系。
这个学说称为线粒体和叶绿体起源的“内共生学说”。
内共生学说的主要证据是：1.线粒体和叶绿体都具有自主性活动，它们所含的DNA是环状的，与细菌、蓝藻的相同；2.线粒体和叶绿体所含的
核糖体与原核生物的相似，而与真核生物的不同，并且这两种细胞器也能够像原核生物一样进行
无丝分裂；3.线粒体和叶绿体都有两层膜。内膜来自这些细胞器本身，外膜来自细胞的膜系统。