Uważa się, że chloroplasty protistów powstały w wyniku endosymbiozy wtórnej. Teoria ta mówi, że na drodze endosymbiozy komórki sinic lub jednokomórkowych glonów zostały pobrane przez komórkę eukariotyczną niezdolną do fotosyntezy. W ten sposób powstały chloroplasty otoczone trzema lub czterema błonami.
Za teorią endosymbiozy przemawia fakt, iż nowe chloroplasty powstają z podziału już istniejących oraz posiadają swój własny materiał genetyczny.