Das Kambrium ist eine geologische Periode, die sich vor 542 bis 488 Millionen Jahren erstreckt. Viele Jahrzehnte lang war sie dafür bekannt, dass sie als die erste geologische Periode mit vielzelligem Leben angesehen wurde. Seit 1967 haben Wissenschaftler jedoch festgestellt, dass vor dem Kambrium (in der Ediacara-Periode) vielzelliges Leben existierte, obwohl das meiste davon recht einfach und unbeweglich war und aus Wedeln und Taschen mit einem deutlich gesteppten Aussehen bestand. Dennoch war das Kambrium das erste Zeitalter, das wirklich komplexes Leben enthielt – einschließlich der Vorläufer der meisten modernen Tierstämme. Im Gegensatz dazu finden sich im Ediacara nur wenige Vertreter moderner Stämme.
Das Kambrium beginnt mit dem Erscheinen der frühesten Trilobiten und zahlreicher Fossilien der sogenannten kleinen Muschelfauna, obwohl einige Beispiele für letztere später auch im späten Ediacara gefunden wurden. Die kleine Muschelfauna und Trilobiten gehören zu den frühesten Tieren mit hartem Körper im Fossilienbestand und waren jahrhundertelang die frühesten bekannten Fossilien mehrzelliger Tiere. Archaeocyathiden („alte Tassen“) sind ein weiterer Marker für den Beginn des Kambriums, wahrscheinlich Schwämme, die Hornkorallen ähneln. Archaeocyathiden waren die ersten Riffbauer auf dem Planeten und gediehen etwa 23 Millionen Jahre lang, bis sie vor 520 Millionen Jahren stark zurückgingen.
Im Verlauf des Kambriums tauchten viele erstaunliche Fossilien auf. In einer evolutionär kurzen Zeit (10-15 Millionen Jahre) erscheinen so viele faszinierende neue Organismen, dass dieser Zeitraum als „kambrische Explosion“ bezeichnet wird. Da ist Marella, ein seltsamer trilobitenartiger Arthropode; die fünfäugige Opabina mit einer Klaue an einem Stiel, die aus ihrem Kopf herausragt; die „stachelige Schnecke“ Wiwaxia, deren Stamm unbekannt ist; frühe Ameisenhäuter; Krebstiere der Stammgruppe; die stachelige Kerygmachela mit ihren langen Cerci; der frühe kieferlose Fisch Myllokunmingia, der das früheste bekannte Wirbeltier oder Kraniat ist; Schwamm-grasende Samtwürmer; Hyolithen, rätselhafte konische Schalentiere; monoplacophorans, einfache einschalige Mollusken; Brachiopoden, stationäre gestielte Tiere, die oberflächlich Muscheln ähneln; und der „König des Dschungels“ des Kambriums, die riesige (für seine Zeit – sie war einen Meter lang) „seltsame Garnele“ Anomalocaris mit ihren riesigen Augen und den doppelten Futteranhängen auf dem Kopf. Zuvor war das Tierleben ziemlich langweilig und schlicht gewesen.
Das Kambrium zeichnet sich dadurch aus, dass es eine einzigartige Klasse von Faunen hatte, die manchmal als „Trilobiten-Faunen“ bezeichnet werden und die Erde zu keiner Zeit wieder dominierten. Im Ordovizium tauchten unmittelbar danach neue Tiere auf, darunter fortgeschrittenere Weichtiere wie Kopffüßer, die die alte Ordnung beiseite fegten. Auch Tiere wurden größer; während die meisten Tiere im Kambrium nicht länger als ein paar Zoll waren, wurden im Ordovizium und in den folgenden Perioden fußlange und längere Tiere viel häufiger.
Eine andere Sache, für die das Kambrium bekannt ist, sind die ersten bekannten Spurenfossilien von Tieren, die an Land gehen – Protichniten und Climatichniten, Chevron-förmige Spuren mit einem Durchmesser von bis zu 6 Zoll, die entweder von einem großen Arthropoden oder einem schneckenähnlichen Organismus gebildet werden. Diese Tiere verbrachten wahrscheinlich nicht viel Zeit auf dem Land, sind aber möglicherweise vorübergehend über den nassen Sand am Ufer gezogen, um Nahrungspartikel aufzufangen, die sonst unberührt geblieben wären.