Kuna elu Maal hakkas läbi saama evolutsioon ja muutuvad keerukamaks, lihtsamaks lahtri tüüp mida nimetatakse prokarüootiks, tehti pika aja jooksul mitmeid muutusi, et neist saaksid eukarüootsed rakud. Eukarüootid on keerukamad ja neil on palju rohkem osi kui prokarüootidel. Kulus mitu mutatsioonid ja ellu jääda looduslik valik eukarüootide arenguks ja levimiseks.
Teadlased usuvad, et teekond prokarüootidest eukarüootideni oli väikeste muudatuste tulemus struktuuris ja funktsioonis väga pika aja jooksul. Need rakud muutuvad loogiliselt keerukamaks. Kui eukarüootsed rakud olid olemas, võisid nad hakata moodustama kolooniaid ja lõpuks spetsialiseerunud rakkudega multitsellulaarseid organisme.
Enamikul üherakulistest organismidest on plasmamembraanide ümber rakusein, et kaitsta neid keskkonnaohtude eest. Paljud prokarüootid, nagu teatud tüüpi bakterid, on kapseldatud ka teise kaitsekihiga, mis võimaldab neil ka pinnale kleepuda. Enamik prokarüootilisi fossiile Kambriumi eelne ajavahemik on batsillid või vardakujulised, prokarüooti ümbritseva väga tugeva rakuseinaga.
Kuigi mõnel eukarüootsel rakul, näiteks taimerakkudel, on endiselt rakuseinad, paljudel see puudub. See tähendab, et mõnda aega on prokarüoot, vajavad rakuseinad kadumist või vähemalt paindlikumaks muutumist. Lahtri painduv välispiir võimaldab sellel rohkem laieneda. Eukarüootid on palju suuremad kui primitiivsemad prokarüootsed rakud.
Paindlikud lahtripiirid võivad ka suuremat pinda moodustades painduda ja kokku voldida. Suurema pindalaga rakk vahetab tõhusamalt toitaineid ja jäätmeid oma keskkonnaga. Eeliseks on ka eriti suurte osakeste sissetoomine või eemaldamine, kasutades endotsütoosi või eksotsütoosi.
Eukarüootses rakus olevad strukturaalsed valgud moodustavad süsteemi, mida tuntakse tsütoskeleti nime all. Kuigi mõiste "luustik" toob üldiselt meelde midagi, mis loob objekti kuju, on tsütoskeletil eukarüootses rakus palju muid olulisi funktsioone. Mikrokiud, mikrotuubulid ja vahekiud ei aita raku kuju säilitada, vaid neid kasutatakse laialdaselt ka eukarüootides mitoos, toitainete ja valkude liikumine ning organellide kinnistamine oma kohale.
Mitoosi ajal moodustavad mikrotuubulid spindli, mis tõmbab kromosoomid eralduvad ja jaotavad need võrdselt kahele tütarrakule, mis tekivad pärast raku lõhenemist. See tsütoskeleti osa kinnitub tsentromeeril õdekromatiididele ja eraldab need ühtlaselt, nii et iga saadud rakk on täpne koopia ja sisaldab kõiki geene, mida ta vajab ellujäämiseks.
Mikrofilamendid aitavad mikrotuubulitel toitaineid ja jäätmeid, samuti värskelt valmistatud valke liikuda raku erinevatesse osadesse. Vahekiud hoiavad organellid ja muud rakuosad paigas, ankurdades need sinna, kus nad peavad olema. Samuti võib tsütoskelett moodustada raku liikumiseks flagella.
Ehkki eukarüootid on ainsad rakutüübid, millel on tsütoskeletid, on prokarüootsetes rakkudes valke, mis on tsütoskeleti loomisel kasutatavatega väga lähedased. Arvatakse, et need valkude primitiivsemad vormid läbisid mõned mutatsioonid, mis panid nad rühmituma ja moodustama tsütoskeleti erinevad tükid.
Kõige laialdasemalt kasutatav eukarüootse raku identifitseerimine on tuuma olemasolu. Tuuma peamine töö on tuuma majutamine DNAvõi raku geneetilist teavet. Prokarüootis leidub DNA just tsütoplasmas, tavaliselt ühe rõngakujulisena. Eukarüootidel on tuumaümbrises DNA, mis on jaotatud mitmeks kromosoomiks.
Kui rakk oli välja arendanud painduva välispiiri, mis võiks painduda ja voldida, arvatakse, et prokarüooti DNA rõngas leiti selle piiri lähedalt. Painutatud ja volditud kujul ümbritses see DNA-d ja pigistas selle välja, moodustades tuumaümbrise, mis ümbritseb tuuma, kus DNA oli nüüd kaitstud.
Aja jooksul arenes üksiku rõngakujuline DNA tihedalt haavastruktuuriks, mida me nüüd kutsume kromosoomiks. See oli soodne kohanemine, nii et mitoosi või meioosi ajal ei ole DNA sassis ega jaotu ühtlaselt. Kromosoomid võivad lahti kerida või üles kerida sõltuvalt sellest, millises rakutsükli etapis see on.
Nüüd, kui tuum oli ilmunud, arenesid välja muud sisemised membraanisüsteemid nagu endoplasmaatiline retikulum ja Golgi aparaat. Ribosoomid, mis varem olid ainult prokarüootides vabalt ujuvad, ankurdusid nüüd endoplasmaatilise retikulumi osadesse, et hõlbustada valkude kokkupanemist ja liikumist.
Suurema raku korral on transkriptsiooni ja translatsiooni teel vaja rohkem toitaineid ja rohkem valke. Koos nende positiivsete muutustega tuleb esile ka rohkemate jäätmete probleem. Järgmine samm moodsa eukarüootse raku evolutsioonis oli jäätmetest vabanemise nõudlusega sammu pidamine.
Paindlik rakupiir oli nüüd loonud igasuguseid voldid ja see võis vajadusel välja pigistuda, et tekitada vaakumeid osakeste lahtrisse sisse ja välja viimiseks. Samuti oli see valmistanud midagi toodete hoidmisraku moodi ja raiskab raku valmistamist. Aja jooksul suutsid mõned neist vaakumitest hoida seedeensüümi, mis võib hävitada vanad või vigastatud ribosoomid, valed valgud või muud tüüpi jäätmed.
Enamik eukarüootse raku osi tehti ühes prokarüootses rakus ja need ei vajanud teiste üksikute rakkude interaktsiooni. Kuid eukarüootidel on paar väga spetsialiseerunud organelli, mis arvati kunagi olevat nende enda prokarüootsed rakud. Primitiivsetel eukarüootsetel rakkudel oli võime endotsütoosi kaudu asju neelata ja mõned neist, mis nad võisid neelata, näivad olevat väiksemad prokarüootid.
Tuntud kui Endosümbiootiline teooria, Lynn Margulis tegi ettepaneku, et mitokondrid ehk raku see osa, mis annab kasutatava energia, oli kunagi prokarüoot, mida primitiivne eukarüoot küll neelas, kuid ei seedinud. Lisaks energia tootmisele aitasid esimesed mitokondrid rakul tõenäoliselt ellu jääda ka atmosfääri uuemas vormis, mis sisaldas nüüd hapnikku.
Mõni eukarüoot võib läbida fotosünteesi. Nendel eukarüootidel on spetsiaalne organell, mida nimetatakse kloroplastiks. On tõendeid selle kohta, et kloroplast oli prokarüoot, mis sarnanes sini-rohelise vetikaga, mis oli niidetud sarnaselt mitokondritele. Kui see oli kunagi osa eukarüoodist, sai eukarüoot nüüd päikesevalguse abil ise toitu toota.