Den kambriska substratrevolutionen var en avgörande evolutionär händelse som inträffade i början av den kambriska perioden för 542 miljoner år sedan. Revolutionen bestod av att de första grävarna grävde sig djupt ner i substratet, snarare än att beta vid ytan eller strax under de mikrobiella mattorna som dominerade havsbotten vid den tiden. Faktum är att början av kambrium definieras internationellt av det första uppträdandet av Trichophycus pedum, ett allestädes närvarande spårfossil med ett distinkt loopmönster. Grävaren som gjorde spårfossilen är okänd, men det kan ha varit en snigel eller en primitiv leddjur.
Före den kambriska substratrevolutionen bestod havsbotten av en mikrobiell matta ovanpå ett hårt, skiktat, sulfidiskt, anoxiskt substrat. Djur levde på mattan, fäste vid den via fasthållare, betade på mattans yta, var inbäddade i den eller grävde ner omedelbart under den. Eftersom substratet under var nästan helt anoxiskt (utan syre), var det fyllt med sulfatreducerande bakterier, som avgav svavelväte, giftigt för de flesta andra organismer, vilket avskräckte dem från att gräva djupt.
Efter miljarder år av substrat dominerade av sulfatreducerande bakterier, började några banbrytande organismer gräva djupare in i substratet, vilket gjorde det mer löst och syresatt. Detta initierade en återkopplingscykel där substratet blev mindre fientligt mot djur, och djur tog initiativet till att gräva mer aggressivt in i det, konsumera bakterierna och andra djur som koloniserade den nyligen syresatta miljön. Det slutliga resultatet var utvecklingen av ett brett spektrum av grävande organismer och öppnandet av en ny oceanisk nisch. Syresättningen av det översta lagret av substrat kan ha bidragit till den kambriska explosionen, en massiv händelse av evolutionär strålning som inträffade strax efter den kambriska substratrevolutionen. Omvänt kan den kambriska explosionen ha andra orsaker, och den kambriska substratrevolutionen kan ha varit en bieffekt av att diversifiera organismer.
Det finns tre primära fördelar med grävning som skulle ha påskyndat den kambriska substratrevolutionen när den väl startade: tillgången på mat, förankring (som förhindrade att djuren sköljdes bort av strömmar) och att undvika rovdjur. Eftersom rovdjur tenderar att vara större och mindre manövrerbara än små djur, skulle få av dem ha grävt sig ner i det leriga underlaget. Den kambriska substratrevolutionen var början på slutet för mikrobiella mattor, som nu bara finns i extrema miljöer som är ogästvänliga för gravare, såsom saltlake sjöar och de djupaste delarna av havsbotten.