單細胞生物，也稱為單細胞生物，是由單個細胞組成的生物，不同于由多個細胞組成的多細胞生物。 生物分為兩大類：原核生物和真核生物。 所有原核生物都是單細胞生物，分為細菌和古細菌。 許多真核生物是多細胞的，但有些是單細胞的，例如原生動物、單細胞藻類和單細胞真菌。 單細胞生物被認為是最古老的生命形式，早期的原始細胞可能出現在 38-40 億年前。

盡管一些原核生物生活在菌落中，但它們并不是具有不同功能的特化細胞。 這些生物生活在一起，每個細胞都必須進行所有的生命過程才能生存。 相反，即使是最簡單的多細胞生物也有相互依賴才能生存的細胞。

大多數多細胞生物都具有單細胞生命周期階段。 例如，配子是多細胞生物的生殖單細胞。 此外，多細胞生物似乎在生命史上多次獨立進化。

有些生物是部分單細胞的，例如盤基網柄菌。 此外，單細胞生物體可以是多核生物，如 Caulerpa、瘧原蟲和 Myxogastria。

（百萬年前）*冰河時代

原始細胞是當今單細胞生物的前身。 盡管生命的起源在很大程度上仍然是個謎，但在目前流行的理論中，被稱為 RNA 世界假說，早期的 RNA 分子可能是催化有機化學反應和自我復制的基礎。

分隔對于化學反應更有可能以及區分與外部環境的反應是必要的。 例如，早期的 RNA 復制核酶可能已經復制了不同 RNA 序列的其他復制核酶，如果不分開的話。 這種具有 RNA 基因組而不是通常的 DNA 基因組的假設細胞被稱為“核細胞”或“核細胞”。

當將脂質等兩親物置于水中時，疏水性尾部聚集形成膠束和囊泡，親水性末端朝外。 原始細胞可能使用自組裝脂肪酸囊泡來分離化學反應和環境。 由于它們的簡單性和在水中自組裝的能力，這些簡單的膜很可能早于其他形式的早期生物分子。

原核生物缺乏膜結合的細胞器，例如線粒體或細胞核。 相反，大多數原核生物都有一個不規則區域，其中包含 DNA，稱為類核。 大多數原核生物有一個單一的環狀染色體，這與通常有線性染色體的真核生物形成對比。 在營養方面，原核生物能夠利用范圍廣泛的有機和無機物質用于新陳代謝，包括硫、纖維素、氨或亞硝酸鹽。 原核生物在環境中相對普遍存在，一些（稱為極端微生物）在極端環境中茁壯成長。

細菌是世界上最古老的生命形式之一，在自然界幾乎無處不在。 許多常見的細菌都有質粒，質粒是短的、環狀的、自我復制的 DNA 分子，與細菌染色體分離。 質粒可以攜帶負責新能力的基因，當前至關重要的是抗生素抗性。 細菌主要通過稱為二元裂變的過程進行無性繁殖。 然而，大約 80 種不同的物種可以經歷稱為自然遺傳轉化的有性過程。 轉化是將 DNA 從一個細胞轉移到另一個細胞的細菌過程，顯然是修復受體細胞中 DNA 損傷的一種適應。 此外，質粒可以通過在稱為結合的過程中使用菌毛進行交換。

光合藍藻可以說是最成功的細菌，它通過充氧改變了地球早期的大氣層。 疊層石是由碳酸鈣層和藍藻及相關群落細菌遺留下來的沉積物組成的結構，留下了大量的化石記錄。 疊層石的存在為藍藻的發展提供了極好的記錄，藍藻在太古代（4 億至 25 億年前）、元古代（25 億至 5.4 億年前）和顯生宙（5.4 億至 5.4 億年前）都有代表 現在）億萬年。 世界上大部分的疊層石化石都可以在西澳大利亞找到。 在那里，人們發現了一些最古老的疊層石，其中一些可以追溯到大約 34.3 億年前。

克隆老化自然發生在細菌中，顯然是由于即使沒有外部壓力源也會發生的損傷累積。