从原核细胞发展到真核细胞，这是生物从简单到复杂的转折点。原核细胞生物始终停留在单细胞阶段，至多是单细胞的集合群体，细胞通过分裂进行无性繁殖。而真核细胞的结构比较复杂，细胞核里有复杂的染色体，细胞质里有复杂的细胞器，控制体系也复杂，真核细胞是有性生殖。原核细胞藻类向真核细胞藻类进化中最能体现进化历程的就是蓝藻向真核生物的进化。
从最古老的真核藻类化石来看，真核细胞藻类主要有绿藻、红藻、裸藻等类。从结构上看，真核细胞的红藻是由原核细胞蓝藻进化而来的，但红藻比蓝藻要略高一等。原核生物的蓝藻是单细胞，而且细胞结构简单，又没有细胞核，而红藻除少数是单细胞外，绝大多数是多细胞体。蓝藻细胞本来有许多是具有鞭毛，能自由游动，含有细胞藻蓝素。在长期的阳光作用下，随着光合作用加强，细胞鞭毛慢慢消失，细胞内部出现了细胞核，藻蓝素也慢慢变成了藻红素，从而使原生藻类进化为真核藻类。
真核藻类的进化过程以绿藻进化过程最为明显。原生绿藻主要是衣藻。衣藻是卵形的单细胞体，细胞壁含有纤维素。细胞中央有细胞核，被一个碗形的叶绿体包着。细胞的一端有两根鞭毛，是细胞运动器官，有鞭毛一端有感光的红色眼点。眼点和鞭毛互相配合向有光方向运动。这样就使细胞分为前后两端。衣藻主要是无性生殖，它的细胞先失去鞭毛进行有丝分裂，但产生的细胞，仍包在母体的细胞壁里。在衣藻缺营养时，就会向有性生殖方向发展，产生的子细胞会头对头地进行配合，这些配合的子细胞形态相同却有生理上的雄性配子和雌性配子的分别，两个配子融合的时候，核和核融合，细胞质和细胞质融合形成合子：以后合子分裂，细胞核分成四个核，细胞质也分成四块，经一一搭配而形成四个新的子细胞。从而开始有性繁殖。
经化石考证，真核藻类的发展是极为漫长的。现在的许多水生和陆生植物大多数是由绿藻进化而来的，大体进化历程是：单细胞的真核藻类大约出现在元古代中期，距今约15亿年前。
真核藻类在距今9亿年前，出现性的分化，开始有性生殖。
距今7亿年左右，开始出现多细胞藻类，并大量繁殖。
距今5亿多年前各大类群藻类进化已基本形成。有些藻类有类似高等植物的器官分化，有了登陆的机会。绿藻由于其色素呈绿色，它们适合在浅海上层和海潮涨落的沿海地带生长。为了争夺光合作用的生存空间，有的开始在浅海缓慢地向陆地变迁。成为陆生植物的先驱。而褐藻和红藻虽然也具有类似高等植物的器官，但是它们不具备由水登陆的条件。因为它们含有的色素呈褐色和红色，适合在海下层生活。所以仍然各自在原来的生态环境下安居乐业，一直到现在。
