Бактерії поряд з археями були одними з перших живих організмів на Землі, з'явившись близько 3,9-3,5 млрд років тому. Еволюційні взаємини між цими групами ще до кінця не вивчені, є як мінімум три основні гіпотези: Н. Пейс передбачає наявність у них спільного предка протобактеріі, Заварзін вважає архей тупиковою гілкою еволюції еубактерій,за третьою гіпотезою археї - перші живі організми, від яких походять бактерії.
Еукаріоти виникли в результаті симбіогенеза з бактеріальних клітин набагато пізніше: близько 1,9-1,3 млрд років тому. Для еволюції бактерій характерний яскраво виражений фізіо-біохімічний ухил: при відносній бідності життєвих форм і примітивній будові, вони освоїли практично всі відомі зараз біохімічні процеси.