Organisme Kambrium hidup selama era Kambrium, dari sekitar 542 hingga 488 juta tahun yang lalu. Era Kambrium terkenal dengan ledakan Kambrium, periode radiasi adaptif yang tiba-tiba di mana perwakilan dari semua filum hewan modern (kecuali bryozoa) muncul. Ini terjadi sekitar 530 juta tahun yang lalu dan berlangsung selama sekitar 10 juta tahun.
Awal periode Kambrium secara tradisional didefinisikan sebagai munculnya artropoda berbentuk perisai yang disebut trilobita dan spons awal (dan pembangun terumbu pertama) yang disebut archeocyatids (secara harfiah berarti “cangkir kuno”). Sejak itu, permulaannya telah didefinisikan ulang sebagai peristiwa kepunahan yang menandai batas Kambrium-Prakambria. Waktu peristiwa ini telah ditentukan dengan sangat tepat menggunakan perubahan rasio isotop karbon yang terjadi selama periode ini, yang menunjukkan penurunan besar dalam biomassa planet.
Fauna Kambrium adalah fauna pertama yang benar-benar beragam yang berevolusi. Awal periode Kambrium ditandai dengan aforestasi trilobita dan archeocyathids, di samping fauna cangkang kecil yang sedikit lebih tua, organisme pertama yang diketahui dengan cangkang keras, dianggap brakiopoda sederhana. Pada awal Kambrium, fosil jejak khas muncul, termasuk liang vertikal dan jejak lain yang dianggap ditinggalkan oleh hewan pertama yang mengembangkan kerangka hidrostatik. Kerangka hidrostatik bukanlah kerangka keras sama sekali, melainkan rongga tubuh berisi cairan yang melekat dan ditarik oleh otot-otot di sekitarnya.
Sepanjang periode Kambrium, berbagai hewan invertebrata — dan beberapa vertebrata awal dalam bentuk ikan tanpa rahang — berevolusi. Ini termasuk ubur-ubur, krustasea awal, spons, Priapulida, Marrella yang sangat umum (kerabat trilobita), arachnomorph kecil Yohoia, Naraoia trilobite bertubuh lunak, dan “keajaiban aneh” termasuk Opabinia bermata lima yang aneh, udang samar-samar -seperti arthropoda dengan embel-embel cakar yang memanjang dari mulutnya, Anomalocaris besar (menurut standar Kambrium), yang merupakan predator puncak pertama, cacing beludru berduri Hallucigenia, dan Odontogriphus yang aneh seperti penggaris.
Sekitar setengah dari fauna Kambrium punah selama peristiwa kepunahan Kambrium–Ordovisium pada akhir periode. Brachiopoda, conodont, dan trilobita sangat terpengaruh. Trilobita tidak pernah sebanyak atau beragam lagi.