5億4100萬年前～4億8500萬年前︱寒武紀 Cambrian Period
寒武紀生命大爆發後，各式各樣生物在海底蓬勃生長，有些動物類群直到今天依然活躍。
寒武紀見證瞭地球生命多樣性的大爆發，以及許多主要動物類群的誕生，有些類群直到今天依然活躍。它們大部分生活在水裡，而且很多都住在淺海地帶，例如軟件動物、蠕蟲樣的動物和海綿。
究竟是什麼因素點燃瞭寒武紀驚人的新生命大爆發，目前並不清楚。也許因為大氣層的氧氣含量增加瞭，或者與變暖的氣候有關。這些新誕生的許多生物都是身體堅硬的節肢動物，也就是昆蟲、蜘蛛和甲殼類的祖先。它們的堅硬身體不但可防禦其他生物的攻擊、以免被當作食物吃掉，也可作為身體骨架而長成較大的體型。
奇蝦（Anomalocaris，寒武紀最大型的掠食者）在寒武紀海洋中分佈廣泛，在中國、北美和澳大利亞都曾發現牠的化石。
這個時期出現一群新穎的節肢動物稱為三葉蟲（trilobite），是最早擁有復眼的動物奇蝦 （Anomalocaris）之一。它們留下大量的化石而為人所知，身長從隻有一公分到超過七十公分都有。
很多三葉蟲的樣本是從加拿大卑詩省的伯吉斯頁巖地層挖掘出來，當地的化石保存得近乎完美，化石印痕不僅包括蟲身的堅硬部分，像是外殼和牙齒，也包含肌肉、鰓和消化系統，讓專傢對三葉蟲的生活方式得到許多重要線索。
由於這個地點的化石保存瞭蟲身的柔軟部分，因此科學傢能夠同時研究此地發現的其他無脊椎動物，像是錢包海綿（Crumillospongia），這是一種大型囊狀海綿，與人類至今持續采集的浴用海綿是近親。
在寒武紀的海洋裡，最令人喪膽的捕獵者之一便是奇蝦（Anomalocaris）。它擁有堅硬的外殼，捕食三葉蟲和其他節肢動物、蠕蟲和軟件動物。這些捕獵者不斷演化，它們的獵物亦然。生活在海底的風蟲（Wiwaxia）發展出鱗片和棘刺以保護自己。
怪誕蟲（Hallucigenia，有腳和極次的有爪動物），生活在約 5 億 3 千萬年前的海洋中，古生物學傢誤以為它身體上規則分佈的兩排刺是用來走路的腿，而把本用來走路的腿誤作裝飾品，認為這樣的奇幻生物“隻有做夢才能夢到”，所以命名為怪誕蟲。
渾身是刺的怪誕蟲（Hallucigenia）也有類似招數――它用七對腳站起來，聳起背上的兩排脊刺；怪誕蟲全盲（有學者認為它有眼點），所以靠著背上的脊刺作為防護。
