化学演化和前生物演化之后，单细胞终于形成了，生命进入了细胞演化阶段。在这个阶段，演化主要集中在细胞内部组织水平的提高，包括细胞结构的复杂化、代谢方式的演变等，同时伴随着规模较小的生态学分异和物种分异。从原核生物过渡到真核生物，完成了细胞演化中最重要的一步。最早的原始的真核生物是微小的单细胞，它们进行有丝分裂，能进行光合作用。演化的下一个重大阶段是由这些原始单细胞真核生物向多细胞的后生动植物的过渡。