虽然绝大多数动物是通过取食植物或其他动物而获得能量，但某些动物却发展出了一种与绿藻共生的关系，即藻类可以生活在寄主组织内，寄主为藻类提供CO2含氮物质、矿物质和水，并为藻类提供抵御外界不良环境的保护。绿藻利用阳光进行光合作用，为寄主提供碳水化合物，还有氨基酸和其他有机化合物。因为这种关系是平衡的，所以藻类不能在动物体内过多繁殖而侵入和控制寄主的所有组织和器官，而寄主（动物）也不伤害藻类。这种关系被称为共生。这种共生关系只发生在低等动物，如原生动物的绿眼虫就有共生藻类寄生。许多珊瑚和海葵也有共生藻类生活在它们的组织内，为这些腔肠动物的生长提供营养。绿水螅的胃皮细胞内有动物绿素，如果这些水螅被放置在黑暗环境中，动物绿素的数量将减少，最终消失，而形成白水螅。如果把绿水螅和白水螅放在阳光下，并限制其食物，绿水螅的生长繁殖将比白水螅好。有一种蜗虫，其亚上皮间质细胞内有绿藻共生。如果这种动物大量聚集，就会使岸边变成绿色。如果将它们放置在黑暗的环境中，藻类数量就会减少，再放回到光下，藻类数量又增加。这说明在光下的这种动物可以从藻类中获取营养。还有另一个相近种，将它们放置在密闭的盛有海水的瓶子里，如果将瓶子放在阳光下，它们可以生活3个星期左右。而在黑暗中，这种蜗虫很快会死亡。这是由于动物体内的绿藻通过光合作用为它们提供了足够的氧而使动物可在光下生活。某些双壳软体动物（Triacna 属）中的组织中也有共生藻类。高等动物中没有共生藻类，但它们体内却有病毒、细菌和真菌以平衡关系生活在它们的组织内。在某些情况下，这些细菌可以阻止其他更危险的细菌侵入。这种平衡关系是由寄主的防御系统控制的（即动物的免疫系统）。有人曾经设想，如果能选择出一些藻类或叶绿体，能够在哺乳类上皮细胞内生活、进行光合作用和生长，那么一些家畜（猪、牛、羊等）就可以减少对食草的需求，这些绿色的家畜就能在干旱缺食的环境中生活下去。