Kambrische Organismen lebten während des Kambriums vor ungefähr 542 bis 488 Millionen Jahren. Das Kambrium ist berühmt für die kambrische Explosion, eine abrupte Periode adaptiver Strahlung, in der Vertreter aller modernen Tierstämme (außer Bryozoen) auftraten. Dies geschah vor ungefähr 530 Millionen Jahren und dauerte ungefähr 10 Millionen Jahre.
Der Beginn des Kambriums wurde traditionell als das Auftauchen von schildförmigen Arthropoden, die Trilobiten genannt werden, und frühen Schwämmen (und den ersten Riffbauern), die Archeocyathiden (wörtlich „alte Tasse“) genannt werden, definiert. Seitdem wurde sein Beginn als Aussterbeereignis neu definiert, das die Grenze zwischen Kambr und Präkambrium markiert. Der Zeitpunkt dieses Ereignisses wurde sehr genau durch die in diesem Zeitraum auftretenden Veränderungen der Kohlenstoffisotopenverhältnisse definiert, die auf einen starken Rückgang der planetaren Biomasse hindeuten.
Kambrische Faunen waren die ersten wirklich vielfältigen Faunen, die sich entwickelten. Der Beginn des Kambriums wird durch die bewaldeten Trilobiten und Archeocyathiden markiert, zusätzlich zu der etwas älteren kleinen Muschelfauna, den ersten bekannten Organismen mit einer harten Schale, die als einfache Brachiopoden angesehen werden. Schon früh im Kambrium tauchen markante Spurenfossilien auf, darunter vertikale Höhlen und andere Spuren, von denen angenommen wird, dass sie von den ersten Tieren hinterlassen wurden, die hydrostatische Skelette entwickelten. Ein hydrostatisches Skelett ist überhaupt kein hartes Skelett, sondern eine flüssigkeitsgefüllte Körperhöhle, die an die umgebende Muskulatur angelagert und an ihr gezogen wird.
Während des gesamten Kambriums entwickelte sich eine Vielzahl von wirbellosen Tieren – und einige frühe Wirbeltiere in Form von kieferlosen Fischen. Dazu gehören Quallen, frühe Krebstiere, Schwämme, Priapulida, die extrem häufige Marrella (ein Verwandter der Trilobiten), der winzige Arachnomorph Yohoia, der weichleibige Trilobit Naraoia und „seltsame Wunder“ wie die bizarre fünfäugige Opabinia, eine vage Garnele -ähnlicher Gliederfüßer mit einem Krallenanhang, der sich aus seinem Maul erstreckt, der riesige (nach kambrischen Standards) Anomalocaris, der das erste Spitzenräuber war, der stachelige Samtwurm Hallucigenia und der seltsame, herrscherähnliche Odontogriphus.
Etwa die Hälfte der kambrischen Fauna starb während der Aussterbeereignisse des Kambriums und des Ordoviziums am Ende des Zeitraums aus. Die Brachiopoden, Conodonten und Trilobiten waren stark betroffen. Trilobiten waren nie wieder so zahlreich und vielfältig.