현재의 녹색식물은 최초의 원시세포에서 진화해온 것으로 생각된다.

초기 지구에서는 전기 폭풍우, 태양에너지의 도움으로 물·암모니아·메탄과 같은 간단한 물질로부터 복잡한 분자들이 형성되고 최초의 원시세포가 이러한 분자들로부터 진화했을 것으로 생각하고 있다. 이런 과정에서 엽록소와 같은 색소를 지니게 된 원시세포가 빛 에너지를 사용할 수 있도록 진화했을 것이다(→ 채색).

20~30억 년 전 산소를 발생할 수 있었던 첫번째 세포는 남조류로 추측되는데, 이러한 작은 생물이 오랜 세월 동안 대기 중의 산소량을 증가시켜 호기성 생물을 나타나게 했을 것이라 생각된다.

남조류는 핵이나 엽록체와 같이 분막으로 싸인 세포 소기관이 없는 원핵생물이고 현재의 녹색식물은 이러한 소기관이 있는 진핵생물이기 때문에, 광합성을 했던 최초의 진핵생물은 비광합성 진핵생물이 남조류를 삼킨 후 진화한 홍조류일 것으로 추측하고 있다. 또한 오랜 세월이 지나는 동안 숙주세포 안의 남조류는 지금과 같은 엽록체로 진화했을 것이다.