寒武纪是寒武显生宙(Phanerozoic eon)的开始，标志着地球生物演化史新的纪生一幕。

在寒武纪开始后的物大物短短数百万年时间里，包括现生动物几乎所有类群祖先在内的主生大量多细胞生物突然出现，这一爆发式的寒武生物演化事件被称为“寒武纪生命大爆炸”(cambrian explosion)。

带壳、纪生具骨骼的物大物海洋无脊椎动物趋向繁荣，它们营底栖生活，主生以微小的寒武海藻和有机质颗粒为食物，其中，纪生最繁盛的物大物是节肢动物三叶虫，故寒武纪又称为“三叶虫时代”，主生其次是寒武腕足动物、古杯动物、纪生棘皮动物和腹足动物，物大物寒武纪的生物形态奇特，和我们现在地球上所能看见的生物极不相同。

比较著名的有早寒武世云南的澄江动物群、加拿大中寒武世的布尔吉斯页岩生物群。

寒武纪的生物界以海生无脊椎动物和海生藻类为主。

无脊椎动物的许多高级门类如节肢动物、棘皮动物、软体动物、腕足动物、笔石动物等都有了代表。

其中以节肢动物门中的三叶虫纲最为重要，其次为腕足动物。

此外，古杯类、古介形类、软舌螺类、牙形刺、鹦鹉螺类等也相当重要。

抛开牙形石不说，高等的脊索动物还有许多其他代表，如我国云南澄江动物群中的华夏鳗、云南鱼、海口鱼等，加拿大布尔吉斯页岩中的皮开虫，美国上寒武统的鸭鳞鱼。