Dünya'nın 3,5 milyar yıllık yaşamı, büyük bölümünde tek hücreli mikroorganizmalardan ve geç dönemde yumuşak vücutlu basit hayvanlardan ibaretti. Kambriyen patlaması, bu durumu birkaç on milyon yıl içinde radikal biçimde değiştirdi: sert kabuklar, eklemli bacaklar, kompleks gözler, çene yapıları — kısaca bugünkü hayvanların temel anatomik şablonları, fosil kayıtlarına aniden girdi.

Kanada'daki Burgess Shale (510 milyon yıl) ve Çin'deki Chengjiang biota (518 milyon yıl) olağanüstü korunmuş yumuşak dokulu fosilleriyle bu çağa açılan ana penceredir. Beş eski ve birleşik gözleri, kanca biçimli kafa uzantılarıyla Anomalocaris gibi yırtıcılar, kambriyen denizinin ekolojik karmaşıklığını gösterir.

Bu patlamanın nedeni hâlâ tartışmalıdır: oksijen seviyelerindeki artış, ozon tabakası ve UV kalkanının güçlenmesi, ekolojik silahlanma yarışı (yırtıcı-av), gen düzenleyici (Hox) sistemlerinin evrimi gibi etkenlerin birlikte rol oynadığı düşünülmektedir. Patlama ne sıfırdan bir başlangıç ne de gerçek anlamda anlık bir olaydır; Ediyakaran döneminin köklerine uzanır ve birkaç on milyon yıla yayılır.