In het bijzonder stelde ze de endosymbiotische theorie voor , wat dat stelt:

* mitochondria Afkomstig van aerobe bacteriën die werden overspoeld door grotere prokaryotische cellen.

* chloroplasten Afkomstig van fotosynthetische bacteriën die werden overspoeld door grotere prokaryotische cellen.

Deze theorie suggereert dat deze overspoelde prokaryotische cellen niet werden verteerd door de gastheercel, maar eerder in hen leefden en uiteindelijk een symbiotische relatie vormden, evoluerend naar de organellen die we vandaag kennen.

De theorie van Margulis is algemeen aanvaard en ondersteund door een enorme hoeveelheid bewijsmateriaal, waardoor ons begrip van de evolutie van eukaryotische cellen een revolutie teweegbrengt.