Las células procariotas son células primitivas que carecen de núcleo. En lugar de almacenar material genético en cromosomas bien organizados protegidos por un núcleo unido a la membrana, los procariotas almacenan su material genético en un “nucleoide” de forma irregular que está compuesto por un 60% de ADN. El ADN sustancial también se almacena en pequeños orgánulos fuera del nucleoide llamados plásmidos, que son pequeños anillos de material genético (1-400 kilobases) que se copian junto con el proceso normal de división celular y también se pueden intercambiar entre procariotas. El intercambio de plásmidos es parcialmente responsable de la capacidad de los procariotas para adaptarse rápidamente a amenazas externas como los antibióticos.
Los procariotas abarcan los dominios de bacterias y arqueas, que son dos de los tres dominios de toda la vida, el otro es Eucaryota, que contiene todos los organismos multicelulares con los que estamos familiarizados. La mayoría de los procariotas flotan libremente y son independientes, aunque algunos forman varios tipos de colonias, y las cianobacterias incluso exhiben cierto grado de diferenciación celular que puede interpretarse como características primitivas parecidas a plantas, como tallos, enredaderas, etc.
La división entre eucariotas y procariotas se considera la división más significativa de todo el reino de la vida. Los procariotas simples del dominio Archaea han existido durante 3.8 millones de años o más, mientras que los eucariotas solo han existido durante unos 600 millones de años, una diferencia de más de un factor de seis. Muchos astrobiólogos y entusiastas del espacio esperan encontrar vida eucariota en otros planetas, donde las condiciones son demasiado extremas para que sea muy probable la aparición de vida procariota. Una ubicación potencial frecuentemente citada son los lagos de metano de Titán, la luna de Saturno.
Posiblemente el mayor logro de los procariotas fue lo que hizo posibles otras formas de vida: la conversión masiva de CO2 atmosférico en oxígeno. Esto sucedió hace unos 2.4 millones de años y se ha denominado la catástrofe del oxígeno, porque provocó la extinción masiva de organismos que no estaban adaptados para respirar el aire nuevo. Podemos señalar la fecha de la catástrofe del oxígeno porque su aparición provocó la oxidación de la mayor parte del hierro libre en la superficie de la tierra, produciendo una transición brusca del hierro al óxido en las capas de los estratos.