寒武纪大爆发

痕跡化石（洞穴等）是周圍生命的可靠指標，並表明寒武紀開始時生命的多樣化，動物在淡水領域的殖民速度幾乎與海洋一樣快[7]。

世界上許多地方都發現了被稱為「小壳动物群」的化石，其歷史可以追溯到寒武紀之前到寒武紀開始後約1000 萬年（內馬基特-達爾丁紀(Nemakit-Daldynian)和寒武纪第二期；參見寒武紀時間線）。 這些化石集合非常複雜：脊椎、骨片（裝甲片）、管子、古杯动物（海綿狀動物），以及非常像腕足动物门和蝸牛狀軟體動物的小貝殼，但都很小，大多為1 至2毫米長[8]。

雖然這些化石很小，但比產生它們的生物的完整化石要常見得多。 至關重要的是，它們覆蓋了從寒武紀開始到第一個化石庫（lagerstätten）的窗口：這是一個缺乏化石的時期。 因此，它們補充了傳統的化石記錄，並使得許多生物類群的化石範圍得以擴展。

針對寒武紀大爆發，学界曾經提出過幾種假設：

1. 地球在寒武紀之後才出現足以保存化石的穩定岩層，而前寒武紀的沉積物毀於地熱和壓力無法形成化石。
2. 动物到了寒武紀才演化出能夠形成化石的堅硬軀體。
3. 大氣中累積足夠的氧氣量，足以使大量動物短時間演化，並且形成臭氧層隔離紫外光。
4. 某些演化出眼晴的掠食性動物侵入物種穩定平衡的地區，減少原先佔優勢的寡佔物種，釋放生態棲位給其餘物種，並由於捕食-被捕食的競爭關係中促進大量物種歧異度的增加跟演化。
5. 大爆發只是個假象，寒武紀初期生物的多樣性產生只是類似族群生長曲線，S形曲線中的快速上升段。

近年來研究认为，寒武纪大爆发跟埃迪卡拉紀末期滅絕事件有關：該次滅絕事件結束了隱生宙，為多細胞生命在顯生宙的發展鋪平了道路。