Ensimmäiset monisoluiset monimutkaiset eläimet esiintyvät fossiilirekisterissä noin 600-590 miljoonaa vuotta sitten, erityisesti Twityan muodostumassa Kanadan Mackenzie -vuoristossa. Nämä ovat yksinkertaisia kupin muotoisia eläimiä, jotka esiintyvät fossiilisessa muodossa yksinkertaisina levy- ja rengasjäljitelminä. Niiden uskotaan vastaavan yksinkertaisia cnidarialaisia (meduusojen sukulaisia) tai sieniä. Koska ne ovat niin yksinkertaisia, nämä fossiilit antavat vähän tietoa eläimistä, jotka tekivät ne. Niitä pidetään kuitenkin edelleen “monimutkaisina”, koska ne ovat erittäin suuria (halkaisijaltaan noin tuumaa) verrattuna yksinkertaisempiin mikroskooppisiin yksisoluisiin fossiileihin ennen ja niiden rinnalla.
Seuraavat vanhimmat monimutkaiset eläimet säilyvät fossiileina Doushantuon muodostumassa Etelä-Keski-Kiinassa. Laaja valikoima fossiilisia alkioita on säilynyt, samoin kuin varhaisin tunnettu kahdenvälinen eläin, 0.1 mm: n Vernanimacula (noin 590–600 mya), ”pieni keväteläin”, pieni pallonmuotoinen eläin, joka näyttää olevan fossiilinen suolistossa sekä pintakuopissa, jotka voivat olla aistinvaraisia rakenteita. Doushantuon muodostumassa säilytetään ennennäkemättömän yksityiskohtaisia monimutkaisten eläinten, kuten cnidarianien, pieniä fossiilisia alkioita, mikä antaa paleontologeille tärkeän käsityksen varhaisimmista tunnetuista alkioista.
Toinen varhainen fossiili monimutkaisten eläinten joukossa on arvoituksellinen Cloudina, segmentoitu fossiili, joka koostuu kalsiittikartioista kerrostettuna toisilleen. Millimetrin askelin mitattuna nämä fossiilit ovat ensimmäisiä tunnettuja kuoria fossiilirekisterissä. Ne osoittavat orastamista, mikä viittaa siihen, että ne lisääntyvät aseksuaalisesti, sekä saalistavaa tylsää, mikä osoittaa, että saalistajia oli jopa tunnetun monisoluisen elämän kynnyksellä. Monien varhaisimpien fossiilien tavoin on epävarmuutta siitä, mikä Cloudina tarkalleen ottaen oli – nykyinen mielipide jakautuu ajatukseen, että näyte on kantasarjan annelidi, ja että mikä tahansa luokittelu, edes työtasolla, on järjetöntä. Ne voivat olla arkeosyatideja, muinaisia sieniä, jotka rakensivat riuttoja satoja miljoonia vuosia ennen korallien kehittymistä.
Ensimmäiset todella “monimutkaiset eläimet” (suurempia kuin 1 mm, ei cnidariaaneja tai koralleja) fossiileja ovat noin 575 miljoonaa vuotta vanhoja, ja ne löytyvät Mistaken Point -yhdistyksestä Newfoundlandissa Kanadassa. Ehdottomasti vanhin on Charnia wardi, frondinmuotoinen organismi, jossa on vasemmalla ja oikealla vuorottelevia harjanteita. Koska nämä harjanteet eivät ole täysin symmetrisiä keskiakselin ympäri, Charnia ei ole todellinen kahdenvälinen organismi, ja sitä voidaan kuvata vain puoliksi kaksisuuntaiseksi. Alun perin kuvattu merikynien varhaiseksi sukulaiseksi tiedemiehet eivät yksinkertaisesti tiedä, miten Charnia luokitellaan.