ביולוגים מחלקים את כל החיים על פני כדור הארץ לשלושה תחומים: חיידקים, ארכאה ואאוקריה. חיידקים וארכאות מורכבים שניהם מתאים בודדים שאין להם גרעין וללא אברונים פנימיים הקשורים לקרום. Eukarya הם כל האורגניזמים שתאים מכילים גרעין ואורגנלים פנימיים אחרים הקשורים לקרום. האוקריוטים ידועים גם כבעלי אברון מיוחד המכונה מיטוכונדריה. מיטוכונדריה הן תכונה שכיחה כל כך של רוב האיקריוטים, עד שאנשים רבים מתעלמים מאותם איקריוטים מעטים שחסרים מיטוכונדריה.
תא אאוקריוטי יחיד מורכב מציטופלסמה מימית דמוית ג'ל, בה קרום גרעיני גלובלי מחזיק את ה- DNA, ותאים הקשורים לקרום מפרידים בין אזורי עבודה אחרים בתא. כמעט כל האיקריוטים מכילים אברון הנקרא המיטוכונדריון. המיטוכונדריה מכילה DNA משלהן ומשתמשת במכונות סינתזת חלבונים משלהן - עצמאית לחלוטין מהמכונות של שאר התא. התפיסה המקובלת היא שחיידק פלש לארכאי לפני מאות רבות של מיליוני שנים. היחסים התפתחו למערכת יחסים סימביוטית. החיידקים ידועים כיום כמיטוכונדריה, והשילוב התפתח לרוב היצורים האוקריוטים הידועים.
מיטוכונדריה הם האתרים העיקריים לייצור אנרגיה ברוב התאים האיקריוטים. הם קריטיים לתהליך הנקרא נשימה תאית אירובית. נשימה תאית היא תהליך בו תאים מפצלים מולקולות אורגניות ואוחסנים את האנרגיה שהם מוציאים במולקולות הנקראות אדנוזין טריפוספט, או ATP. זה יכול להיעשות ללא חמצן, ובמקרה זה זה נקרא נשימה אנאירובית. אך אם קיים חמצן, מרבית התאים האיקריוטים וכמה תאים פרוקריוטים יכולים ליצור מולקולות ATP רבות יותר תוך שימוש בתהליך הנשימה התאית האירובית. באיקריוטים, תהליך זה מתרחש בתוך המיטוכונדריה. בפרוקריוטים אירוביים, תהליך זה מתרחש בקרום התא.
תאים אוקריוטים רבים מקבלים את עיקר האנרגיה שלהם מגלוקוז. השלב הראשון הוא פיצול הגלוקוז לשני חלקים שווים. שלב זה נקרא גליקוליזה. גליקוליזה מתרחשת בציטופלסמה והיא מייצרת מעט אנרגיה לתא. השלב הבא בייצור האנרגיה תלוי בסוג התא הספציפי ובסביבה המיידית בתוך התא. אם רמות החמצן נמוכות, תאים אוקריוטים יכולים ליפול בחזרה לנשימה תאית אנאירובית - באופן ספציפי, תהליך נקרא תסיסה, המשתמשת במוצרי הגליקוליזה כדי לייצר מעט יותר אנרגיה ומשאירה תרכובת הנקראת לקטית חוּמצָה. תאי שריר אנושיים עושים זאת כאשר הביקוש לאנרגיה משרירים עולה על קצב נטילת החמצן. כאשר קיימות רמות מספיק של חמצן, בני אדם ואורגניזמים אוקריוטים אחרים מנצלים את הגדולות יותר כמות האנרגיה שהם יכולים לקבל משימוש בתוצרי הגליקוליזה כדי להשלים את הנשימה האירובית מיטוכונדריה.
אוקריוטים המשתמשים בחמצן כדי לייעל את ייצור האנרגיה שלהם לא יכלו לשרוד אם המיטוכונדריה שלהם תילקח. אך ישנם אוקריוטים שאין בהם מיטוכונדריה, הנקראים איקריוטים אמיטוכונדריים. מכיוון שאין להם מיטוכונדריה להשלמת נשימה אירובית, כל האיקריוטים האמיטוכונדריים הם אנאירוביים. טפיל המעי Giardia lamblia, למשל, הוא אנאירובי ואין לו מיטוכונדריה. כמה אמיטוכונדריטים אחרים הם Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum ו- Entamoeba histolytica. יש שאלה כלשהי לגבי מקורם של אורגניזמים אלה: האם הם איבדו את המיטוכונדריה שהם פעם היו, או שמא הם צאצאי האוקריוטים הראשונים מלפני ההיתוך עם מיטוכונדריה? הוצעו קשרים פילוגנטיים שונים בין אמיטוכונדריאטים לאאוקריוטים אחרים, אך בשלב זה אין הסבר מקובל אחד.