Le Cambrien, qui s'étend de -541 ± 1,0 à -485,4 ± 1,9 millions d'années, est la première des six périodes du Paléozoïque.
Au Cambrien basal apparaissent Anabarites, Protohertzina et mollusques primitifs. Les organismes à squelettes et à membres distincts deviennent progressivement plus abondants. Au Tommotien (530-527 Ma), de nouveaux phyla sont recensés : Brachiopodes et Porifères (récifs d'Archéocyathes), Lapworthella, et de nombreux phyla à corps mou. À l'étage Atdabanien (527-525 Ma) surgissent les arthropodes (dont les trilobites qui domineront le Cambrien) et des Echinodermes primitifs.
Au Cambrien moyen, la faune de Burgess Shale (vers 520 Ma) sera composée d'animaux à corps mou et d'animaux à parties dures. La plupart des phyla modernes marins y sont représentés (sauf les Bryozoaires). On en décompte 37 parmi lesquels des Porifères, Annélides, Priapulides, Onychophores, mollusques, arthropodes, Cœlentérés, Echinodermes, Chordés et de nombreux phyla éteints à corps mou. On estime peut-être à une centaine le nombre de phyla apparus au Cambrien. La diversification se situe au niveau des phyla et non des genres (environ 400 genres au Cambrien pour 1 500 à l'Ordovicien). Le Cambrien ressort ainsi plus comme un période d'essais évolutifs intenses (radiation évolutive) des métazoaires et de diversification des lignées que comme une période de spécialisation. La radiation cambrienne des métazoaires constitue un des événements des plus importants de l'histoire de la vie avec l'apparition de la plupart des « plans d'organisation » associés aux innovations les plus essentielles des organismes vivants (squelettes minéralisés, intestins, mâchoires, branchies, yeux, etc.).
