Kambrian substraatin vallankumous oli ratkaiseva evoluution tapahtuma, joka tapahtui kambrikauden kynnyksellä 542 miljoonaa vuotta sitten. Vallankumous koostui ensimmäisistä kaivajista, jotka kaivasivat syvälle alustaan sen sijaan, että ne laidusivat pinnalla tai juuri merenpohjaa tuolloin hallinneiden mikrobien alla. Itse asiassa kambrikauden alku on kansainvälisesti määritelty Trichophycus pedumin, joka on kaikkialla esiintyvä jälkifossiili, jolla on erottuva silmukkakuvio, ensimmäinen ilmestyminen. Jäljefossiilin tekijää ei tunneta, mutta se saattoi olla etana tai primitiivinen niveljalkainen.
Ennen kambrikauden substraattivallankumousta merenpohja koostui mikrobimatosta kovan, kerrostetun, sulfidisen, hapettoman substraatin päällä. Eläimet asuivat matolla, kiinnittyivät siihen pitokiinnikkeiden avulla, laidunsivat maton pintaa, upotettiin siihen tai kaivattiin välittömästi sen alle. Koska alla oleva substraatti oli lähes täysin hapeton (ilman happea), se oli täynnä sulfaattia pelkistäviä bakteereja, jotka erittivät vetysulfidia, joka on myrkyllistä useimmille muille organismeille, mikä esti niitä kaivautumasta syvään.
Miljardeja vuosia kestäneiden sulfaattia vähentävien bakteerien hallitsemien substraattien jälkeen muutamat uraauurtavat organismit alkoivat kaivautua syvemmälle substraattiin tehden siitä löysemmän ja happipitoisemman. Tämä aloitti takaisinkytkentäsyklin, jossa substraatti muuttui vähemmän vihamieliseksi eläimiä kohtaan, ja eläimet tekivät aloitteen kaivautuakseen siihen aggressiivisemmin, kuluttaen bakteereja ja muita eläimiä, jotka kolonisoivat äskettäin hapetettua ympäristöä. Lopullinen tulos oli monien kaivavien organismien evoluutio ja uuden valtameren markkinaraon avautuminen. Substraatin ylemmän kerroksen hapettuminen on saattanut myötävaikuttaa kambrikauden räjähdykseen, massiiviseen evolutionaarisen säteilyn tapahtumaan, joka tapahtui pian kambrian substraatin vallankumouksen jälkeen. Sitä vastoin kambrian räjähdyksellä voi olla muita syitä, ja kambrian substraatin vallankumous on saattanut olla sivuvaikutus organismien monipuolistamisesta.
Kaivauksella on kolme ensisijaista etua, jotka olisivat kiihdyttäneet kambrin alustavallankumousta sen alkaessa: ravinnon saatavuus, ankkuripaikat (joka esti eläimiä huuhtoutumasta pois virtojen vaikutuksesta) ja petoeläinten välttäminen. Koska petoeläimet ovat yleensä suurempia ja vähemmän ohjattavia kuin pienet eläimet, harvat niistä olisivat kaivaneet mutaiseen alustaan. Kambrian substraattivallankumous merkitsi lopun alkua mikrobimatoille, joita esiintyy nykyään vain äärimmäisissä ympäristöissä, jotka eivät ole kaivajille sopimattomia, kuten suolavesijärviä ja valtameren pohjan syvimmät kohdat.