Los organismos cámbricos vivieron durante la era cámbrica, desde hace aproximadamente 542 a 488 millones de años. La era Cámbrica es famosa por la explosión cámbrica, un período abrupto de radiación adaptativa durante el cual aparecieron representantes de todos los filos animales modernos (excepto los briozoos). Esto ocurrió hace aproximadamente 530 millones de años y duró unos 10 millones de años.
El inicio del período Cámbrico se ha definido tradicionalmente como la aparición de artrópodos en forma de escudo llamados trilobites y esponjas tempranas (y los primeros constructores de arrecifes) llamadas arqueociatidos (literalmente «copa antigua»). Desde entonces, su inicio se ha redefinido como un evento de extinción que marca el límite Cámbrico-Precámbrico. El momento de este evento se ha definido con mucha precisión utilizando cambios en las proporciones de isótopos de carbono que ocurren durante este período, lo que indica una gran caída en la biomasa planetaria.
Las faunas cámbricas fueron las primeras faunas verdaderamente diversas en evolucionar. El inicio del período Cámbrico está marcado por los trilobites y arqueociatidos antes mencionados, además de la fauna de conchas pequeñas un poco más antiguas, los primeros organismos conocidos con caparazón duro, que se cree que son simples braquiópodos. Al principio del Cámbrico, aparecen rastros fósiles distintivos, incluidas madrigueras verticales y otros rastros que se cree que dejaron los primeros animales en desarrollar esqueletos hidrostáticos. Un esqueleto hidrostático no es un esqueleto duro en absoluto, sino más bien una cavidad corporal llena de líquido que está unida y es jalada por los músculos circundantes.
A lo largo del período Cámbrico, evolucionaron una variedad de animales invertebrados, y algunos vertebrados tempranos en forma de peces sin mandíbulas. Estos incluyen medusas, crustáceos tempranos, esponjas, Priapulida, la extremadamente común Marrella (un pariente de los trilobites), el diminuto aracnomorfo Yohoia, el trilobite de cuerpo blando Naraoia y «maravillas extrañas» como la extraña Opabinia de cinco ojos, una vaga gamba -como un artrópodo con un apéndice con garras que se extiende desde su boca, el enorme (según los estándares del Cámbrico) Anomalocaris, que fue el primer depredador del ápice, el gusano de terciopelo espinoso Hallucigenia, y el extraño Odontogriphus, parecido a un gobernante.
Aproximadamente la mitad de la fauna del Cámbrico se extinguió durante los eventos de extinción del Cámbrico-Ordovícico al final del período. Los braquiópodos, conodontos y trilobites se vieron fuertemente afectados. Los trilobites nunca volvieron a ser tan numerosos o diversos.