Margulis, junto con el científico Robert Whittaker, propuso una clasificación de los seres vivos en cinco reinos a partir de la simbiogénesis (Monera, Protoctistas, Plantas, Animales y Hongos), en vez de los tres "vigentes" (Mineral, Vegetal y Animal). El eminente científico Freeman Dyson (padre de Esther Dyson, una de las más conocidas gurú de Internet), estima que Lynn Margulis es una de las mayores constructoras de puentes en la biología moderna (F. Dyson: Los orígenes de la vida, Cambridge University Press, Madrid, 1999). El más importante de todos, según Dyson, se basa en esta idea de que el parasitismo y la simbiosis son las fuerzas impulsoras en la evolución de la complejidad molecular. Aunque la idea original fue expuesta por científicos rusos, en particular Konstantin Merezhkovsky, fue Margulis su promotora y sistematizadora más activa.

A principios de los años 70, Margulis comenzó a colaborar con el químico de la atmósfera James Lovelock, quien propuso la hipótesis Gaia --ahora elaborada como teoría-- sobre la capacidad de la vida para autorregular el planeta. Esta idea conlleva en su seno la forma como los seres vivos desarrollan y se apropian de tecnologías que modifican el entorno.