Fue una bióloga evolucionista que se hizo famosa por haber sido la primera en proponer que hace 3,500 ma, cuando lo único que existía eran organismos unicelulares sin estructuras internas complejas, la evolución se aceleró debido a la simbiosis entre organismos de especies diferentes. Fue la manera como surgieron las estructuras celulares de los eucariotas.

Margulis sostenía que las mitocondrias, los orgánulos celulares que suministran la energía a la célula eucariota, habían sido originalmente organismos procariotas que se incorporaron simbióticamente a las células con núcleo.

Margulis platicaba que el artículo donde explicaba esa teoría fue rechazado por 15 revistas antes de su publicación en 1967, y le tomó más de una década para que su teoría fuera aceptada por la comunidad científica.