عاشت بدائيات النوى لمليارات السنين قبل ظهور النباتات والحيوانات. يُعتقد أن الحصائر الميكروبية تمثل أقدم أشكال الحياة على الأرض، وهناك أدلة أحفورية، تُسمى الستروماتوليت، على وجودها قبل حوالي 3.5 مليار سنة. خلال أول ملياري سنة، كان الغلاف الجوي لاأكسجينيًا ولم تتمكن سوى الكائنات اللاهوائية من العيش. بدأت البكتيريا الزرقاء بأكسجة الغلاف الجوي. وقد سمحت الزيادة في تركيز الأكسجين بتطور أشكال حياة أخرى.

بدائيات النوى (نطاقا Archaea و Bacteria) هي كائنات وحيدة الخلية تفتقر إلى النواة. تحتوي على قطعة واحدة من الحمض النووي الدائري في المنطقة النووية للخلية. تمتلك معظم بدائيات النوى جدارًا خلويًا خارج الغشاء البلازمي. تختلف البكتيريا والعتائق في تركيب أغشيتها الخلوية وخصائص جدرانها الخلوية.

تحتوي الجدران الخلوية البكتيرية على الببتيدوغليكان. بينما لا تحتوي جدران الخلايا العتيقية على الببتيدوغليكان. يمكن تقسيم البكتيريا إلى مجموعتين رئيسيتين: إيجابية الغرام (Gram-positive) وسلبية الغرام (Gram-negative). الكائنات إيجابية الغرام لها جدار خلوي سميك. أما الكائنات سلبية الغرام فلها جدار خلوي رقيق وغشاء خارجي. تستخدم بدائيات النوى مصادر طاقة متنوعة لتجميع الجزيئات الضخمة من جزيئات أصغر. تحصل ضوئيات التغذية على طاقتها من ضوء الشمس، بينما تحصل كيميائيات التغذية على طاقتها من المركبات الكيميائية.

لا تزال الأمراض المعدية التي تسببها البكتيريا من بين الأسباب الرئيسية للوفاة في جميع أنحاء العالم. وقد أدى الاستخدام المفرط للمضادات الحيوية للسيطرة على الالتهابات البكتيرية إلى اختيار أشكال مقاومة من البكتيريا. تنتج الأمراض المنقولة بالغذاء عن استهلاك طعام ملوث، أو بكتيريا مسببة للأمراض، أو فيروسات، أو طفيليات تلوث الطعام. تُستخدم بدائيات النوى في المنتجات الغذائية البشرية. المعالجة الحيوية الميكروبية هي استخدام الأيض الميكروبي لإزالة الملوثات. يحتوي جسم الإنسان على مجتمع ضخم من بدائيات النوى، يقدم العديد منها خدمات مفيدة مثل تطوير وصيانة الجهاز المناعي، والتغذية، والحماية من مسببات الأمراض.

تطورت حقيقيات النوى الأولى من بدائيات النوى السلفية بعملية شملت تكاثر الأغشية، وفقدان الجدار الخلوي، وتطور الهيكل الخلوي، واكتساب وتطور العضيات. يبدو أن الجينات النووية لحقيقيات النوى نشأت في العتائق، بينما يبدو أن آلة الطاقة في الخلايا حقيقية النواة بكتيرية الأصل. نشأت الميتوكوندريا والبلاستيدات من أحداث التعايش الداخلي عندما ابتلعت الخلايا السلفية بكتيريا هوائية (في حالة الميتوكوندريا) وبكتيريا ضوئية التغذية (في حالة البلاستيدات الخضراء). من المحتمل أن يكون تطور الميتوكوندريا قد سبق تطور البلاستيدات الخضراء. وهناك أدلة على أحداث تعايش داخلي ثانوية حيث يبدو أن البلاستيدات هي نتيجة تعايش داخلي بعد حدث تعايش داخلي سابق.

الطلائعيات هي كائنات شديدة التنوع من حيث الخصائص البيولوجية والبيئية ويرجع ذلك إلى حد كبير لكونها تجمعًا اصطناعيًا لمجموعات غير مرتبطة تطوريًا. تُظهر الطلائعيات تراكيب خلوية شديدة التنوع، وأنواعًا متعددة من استراتيجيات التكاثر، وكل نوع ممكن تقريبًا من التغذية، وموائل متنوعة. معظم الطلائعيات وحيدة الخلية متحركة، ولكن هذه الكائنات تستخدم تراكيب متنوعة للحركة.

إن عملية تصنيف الطلائعيات إلى مجموعات ذات معنى مستمرة، ولكن البيانات الوراثية في العشرين عامًا الماضية أوضحت العديد من العلاقات التي كانت غير واضحة أو خاطئة سابقًا. الرأي السائد حاليًا هو ترتيب جميع حقيقيات النوى في ست فوق مجموعات. الهدف من نظام التصنيف هذا هو إنشاء مجموعات من الأنواع التي تنحدر جميعها من سلف مشترك.

الفطريات هي كائنات حقيقية النواة ظهرت على اليابسة منذ أكثر من 450 مليون سنة. وهي غيريات التغذية ولا تحتوي على أصباغ ضوئية مثل الكلوروفيلات ولا عضيات مثل البلاستيدات الخضراء. ولأنها تتغذى على المواد المتحللة والميتة، فهي رمّامات. تُعد الفطريات محللات مهمة وتطلق العناصر الأساسية في البيئة. تهضم الإنزيمات الخارجية المغذيات التي يمتصها جسم الفطر الذي يُسمى الثالوس. يحيط بالخلية جدار خلوي سميك مصنوع من الكيتين. يمكن أن تكون الفطريات وحيدة الخلية كالخمائر أو تطور شبكة من الخيوط تُسمى الغزل الفطري، وغالبًا ما تُوصف بأنها عفن. تتكاثر معظم الأنواع عن طريق دورات تكاثر لاجنسية وجنسية، وتُظهر تعاقب الأجيال.

أقسام الفطريات هي الفطريات الكيتريدية (Chytridiomycota)، والفطريات الزيجية (Zygomycota)، والفطريات الكيسية (Ascomycota)، والفطريات الدعامية (Basidiomycota)، والفطريات الكبيبية (Glomeromycota).

تقيم الفطريات علاقات طفيلية مع النباتات والحيوانات. يمكن للأمراض الفطرية أن تدمر المحاصيل وتفسد الطعام أثناء التخزين. يمكن للمركبات التي تنتجها الفطريات أن تكون سامة للإنسان والحيوانات الأخرى. الفُطار هي التهابات تسببها الفطريات. يؤثر الفُطار السطحي على الجلد، بينما ينتشر الفُطار الجهازي في جميع أنحاء الجسم. يصعب علاج الالتهابات الفطرية.

استعمرت الفطريات جميع البيئات على الأرض ولكنها توجد غالبًا في الأماكن الباردة والمظلمة والرطبة التي تحتوي على إمدادات من المواد المتحللة. تُعد الفطريات محللات مهمة لأنها رمّامات. تتضمن العديد من علاقات تبادل المنفعة الناجحة فطرًا وكائنًا حيًا آخر. تُقيم ارتباطات فطرية جذرية معقدة مع جذور النباتات. الأشنات هي علاقة تكافلية بين فطر وكائن حي ضوئي التغذية، عادة ما يكون طحلبًا أو بكتيريا زرقاء.

الفطريات مهمة في حياة الإنسان اليومية. تُعد الفطريات محللات مهمة في معظم الأنظمة البيئية. الفطريات الجذرية ضرورية لنمو معظم النباتات. تلعب الفطريات، كغذاء، دورًا في التغذية البشرية على شكل فطر وكمواد مخمرة في إنتاج الخبز والأجبان والمشروبات الكحولية والعديد من المستحضرات الغذائية الأخرى. تُستخدم المستقلبات الثانوية للفطريات في الطب كمضادات حيوية ومضادات تخثر. تُستخدم الفطريات في البحث العلمي ككائنات نموذجية لدراسة وراثة حقيقيات النوى والأيض.