Dari fosil-fosil yang diketemukan pada abad ini banyak yang berasal dari periode Cambrian. Fosil-fosil periode Cambrian termasuk binatang dengan bentuk tubuh lebih terencana, memunyai banyak kemiripan dan garis keturunan yang jelas dengan jenis-jenis binatang modern yang kita kenal sekarang.
Evolusi yang mengejutkan dan berkembang ini dinamakan “ Cambrian Explosion ”. Namun perkembangan tersebut tidak seperti ledakan secara harfiah yang berkesan berantakan, tetapi terjadi secara berkala sekitar 30 juta tahun, dan beberapa peristiwa berkisar antara 5 sampai 10 juta tahun.
Kemunculan banyak jenis makhluk hidup selama masa transisi dari masa Pra Cambrian ke periode Cambrian, secara radikal mengubah hubungan alami antarbinatang, termasuk perkembangan yang lebih rumit dari hubungan mangsa dan pemangsa.
Binatang yang hidup dari memangsa binatang lain, tidak hanya sekadar memakan bangkai dari organisme yang mati atau dari sekadar menggantungkan diri dari proses fotosintesis simbiosis, menjadi lebih sering terjadi, sepert i Anomalicaris yang berkembang menjadi predator dengan memangsa binatang yang tidak dapat melarikan diri dari dirinya.
Catatan terbaik dari “ledakan” periode Cambria adalah Burges Shale di British Columbia. Terletak di tengah era cambria, ketika “ledakan” sudah berjalan selama beberapa juta tahun, mencatat penemuan fosil dari Brachiopoda, sejenis binatang dengan cangkang seperti kerang, trilobit, moluska, echinoderm, dan banyak binatang aneh lainnya yang masuk ke dalam kategori binatang punah phyla.
Penyebab dari “ledakan Cambria” masih menjadi perdebatan di antara para ilmuwan. Beberapa berpendapat: meningkatnya tingkat serta kadar oksigen yang dimulai sekitar 2.000 juta tahun yang lalu, mendukung tingkat metabolisme yang lebih tinggi dan mendukung evolusi dari organisme yang lebih besar serta struktur tubuh yang lebih kompleks.
Sementara yang lainnya berpendapat bahwa kepunahan kehidupan pada masa akhir Vendian membuka kemungkinan munculnya jenis kehidupan yang baru.
Kemungkinan dalam proses kimiawi di lautan sangat berpengaruh besar dalam proses ini; hal tersebut mendukung berkembangnya bagian tubuh yang keras seperti gigi dan rangka untuk pertama kalinya. Faktor-faktor genetik juga sangat berpengaruh.
Penelitian baru-baru ini memberi kesimpulan bahwa masa Prior ke Ledakan Cambrian memperlihatkan evolusi berkala sebuah “perangkat genetik” dari gen ( the homebox atau gen “ hox ”) yang mengatur proses-proses perkembangan.
Saat disatukan, perangkat genetik ini memungkinkan sebuah periode yang belum pernah terjadi dari sebuah eskperimen evolusioner dan kompetisi. Banyak bentuk dari catatan fosil era Cambrian menghilang tanpa jejak. Masa depan proses evolusi kemudian dibatasi pada perilaku pada rancangan tubuh yang masih tersisa hingga kini.
Saat ini banyak ilmuwan mulai mempertanyakan, apakah ledakan Cambrian benar-benar terjadi, atau hanya sekadar refleksi dari catatan fosil tua. Data genetis menunjukkan bahwa binatang bersel banyak muncul sekitar 1.000 juta tahun yang lalu; data ini didukung oleh fosil embrio yang terdapat pada batu yang ditemukan di Cina yang bertanggal 600 juta tahun.
Ditambah dengan penemuan bahwa trilobites —sejenis binatang bercangkang—merupakan sebuah kelompok yang sangat berbeda macamnya bahkan pada masa awal Cambrian, dan hal ini membuat para ilmuwan berpendapat bahwa grup artropoda (hewan tanpa tulang belakang yang memiliki badan beruas-ruas, seperti kepiting, udang, kelabang) diindikasikan telah ber-evolusi lebih awal.