Biológovia rozdeľujú všetok život na Zemi na tri domény: baktérie, archea a eukarya. Baktérie aj archea sa skladajú z jednotlivých buniek, ktoré nemajú jadro ani vnútorné membrány viazané organely. Eukarya sú všetky organizmy, ktorých bunky obsahujú jadro a ďalšie vnútorné membrány viazané organely. Eukaryoty sú tiež známe tým, že majú špecializovanú organelu nazývanú mitochondrie. Mitochondrie sú takým spoločným znakom väčšiny eukaryot, že mnoho ľudí prehliada tých pár eukaryot, ktorým mitochondrie chýbajú.
Jedna eukaryotická bunka sa skladá z gélovitej vodnej cytoplazmy, v ktorej globulárna jadrová membrána drží DNA a oddelenia viazané na membránu oddeľujú ďalšie pracovné oblasti bunky. Takmer všetky eukaryoty obsahujú organelu nazývanú mitochondria. Mitochondrie obsahujú svoju vlastnú DNA a používajú svoje vlastné mechanizmy syntézy bielkovín - úplne nezávislé od mechanizmov zvyšku bunky. Prijíma sa názor, že baktéria napadla archaean pred mnohými stovkami miliónov rokov. Zo vzťahu sa vyvinul symbiotický vzťah. Baktérie sú dnes známe ako mitochondrie a z kombinácie sa vyvinula väčšina známych eukaryotických organizmov.
Mitochondrie sú primárnymi miestami na generovanie energie vo väčšine eukaryotických buniek. Sú rozhodujúce pre proces nazývaný aeróbne bunkové dýchanie. Bunkové dýchanie je proces, pri ktorom bunky štiepia organické molekuly a ukladajú energiu, ktorú extrahujú, do molekúl nazývaných adenozíntrifosfát alebo ATP. To sa dá urobiť bez kyslíka, v takom prípade sa to nazýva anaeróbne dýchanie. Ale ak je prítomný kyslík, väčšina eukaryotických buniek a niektorých prokaryotických buniek môže generovať oveľa viac molekúl ATP pomocou procesu aeróbneho bunkového dýchania. U eukaryotov tento proces prebieha v mitochondriách. U aeróbnych prokaryotov tento proces prebieha na bunkovej membráne.
Mnoho eukaryotických buniek získava väčšinu svojej energie z glukózy. Prvým krokom je rozdelenie glukózy na dve rovnaké časti. Tento krok sa nazýva glykolýza. Dochádza ku glykolýze v cytoplazme a generuje trochu energie pre bunku. Ďalší krok vo výrobe energie závisí od konkrétneho typu bunky a okamžitého prostredia vo vnútri bunky. Ak sú hladiny kyslíka nízke, eukaryotické bunky môžu opäť spadnúť na anaeróbne bunkové dýchanie - konkrétne na proces nazýva sa fermentácia, ktorá využíva produkty glykolýzy na výrobu o niečo viac energie a zanecháva zlúčeninu nazývanú mliečna kyselina. Ľudské svalové bunky to robia, keď požiadavka na energiu zo svalov prekoná rýchlosť, akou je prijímaný kyslík. Ak je prítomná dostatočná hladina kyslíka, ľudia a iné eukaryotické organizmy využívajú výhody vyšších množstvo energie, ktoré môžu získať z použitia produktov glykolýzy na dokončenie aeróbneho dýchania v mitochondrie.
Eukaryoty, ktoré používajú kyslík na optimalizáciu svojej výroby energie, by nemohli prežiť, keby im boli odobraté mitochondrie. Existujú ale eukaryoty, ktoré nemajú žiadne mitochondrie, nazývané amitochondriate eukaryoty. Pretože nemajú mitochondrie na dokončenie aeróbneho dýchania, sú všetky amitochondriátové eukaryoty anaeróbne. Napríklad črevný parazit Giardia lamblia je anaeróbny a nemá žiadne mitochondrie. Niektoré ďalšie amitochondridy sú Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum a Entamoeba histolytica. Existuje niekoľko otázok týkajúcich sa pôvodu týchto organizmov: stratili mitochondrie ako oni kedysi mali, alebo sú to potomkovia prvých eukaryotov spred splynutia s mitochondrie? Navrhujú sa rozdielne fylogenetické vzťahy medzi amitochondriátmi a inými eukaryotmi, ale v súčasnosti neexistuje jediné akceptované vysvetlenie.