Los primeros animales complejos multicelulares de cualquier tipo aparecen en el registro fósil hace unos 600 a 590 millones de años, específicamente en la Formación Twitya en las Montañas Mackenzie de Canadá. Estos son animales simples en forma de copa que aparecen en forma fósil como simples impresiones de discos y anillos. Se cree que corresponden a simples cnidarios (parientes de medusas) o esponjas. Debido a que son tan simples, estos fósiles confieren poca información sobre los animales que los hicieron. Sin embargo, todavía se consideran «complejos» debido a su gran tamaño (alrededor de una pulgada de diámetro) en comparación con los fósiles microscópicos y unicelulares más simples de antes y junto a ellos.
Los siguientes animales complejos más antiguos conservados como fósiles aparecen en la Formación Doushantuo en el centro-sur de China. Se conserva una amplia variedad de embriones fósiles, así como el animal bilateral más antiguo conocido, la Vernanimacula de 0.1 mm (alrededor de 590 a 600 millones de años), el «pequeño animal primaveral», un diminuto animal en forma de esfera con lo que parece ser un fósil. intestino, así como fosas superficiales que pueden ser estructuras sensoriales. Diminutos embriones fósiles de animales complejos, como los cnidarios, se conservan con un grado de detalle incomparable en la Formación Doushantuo, lo que brinda a los paleontólogos una visión importante de los primeros embriones conocidos.
Otro fósil temprano entre los animales complejos es el enigmático Cloudina, un fósil segmentado que consiste en conos de calcita superpuestos entre sí. Medidos en incrementos de milímetros, estos fósiles se encuentran entre las primeras conchas conocidas en el registro fósil. Muestran brotes, lo que sugiere que se reprodujeron asexualmente, así como un aburrimiento depredador, lo que muestra que hubo depredadores incluso en los albores de la vida multicelular conocida. Como muchos de los primeros fósiles, existe una falta de incertidumbre en cuanto a qué era exactamente Cloudina: la opinión actual está dividida entre la idea de que el espécimen es un anélido del grupo del tallo y que cualquier clasificación, incluso a nivel de filo, es imprudente. Pueden ser arqueociatidos, esponjas antiguas que construyeron arrecifes cientos de millones de años antes de la evolución de los corales.
Los primeros fósiles de “animales realmente complejos” (más grandes de 1 mm, no cnidarios ni corales) tienen aproximadamente 575 millones de años y se encuentran en el conjunto Mistaken Point en Terranova, Canadá. El más antiguo absoluto es Charnia wardi, un organismo en forma de fronda con crestas alternas de izquierda a derecha. Debido a que estas crestas no son completamente simétricas alrededor del eje central, Charnia no es un verdadero organismo bilateral y solo puede describirse como semibilaterial. Inicialmente descrito como un pariente temprano de los corrales marinos, los científicos ahora simplemente no tienen idea de cómo clasificar a Charnia.