Kambrialaiset organismit elivät kambrian aikakaudella, noin 542–488 miljoonaa vuotta sitten. Kambrian aikakausi on kuuluisa kambriumin räjähdyksestä, äkillisestä adaptiivisen säteilyn jaksosta, jonka aikana esiintyi kaikkien nykyaikaisten eläinlajien edustajia (paitsi sammakkoeläimiä). Tämä tapahtui noin 530 miljoonaa vuotta sitten ja kesti noin 10 miljoonaa vuotta.
Kambrian kauden alku on perinteisesti määritelty kilpimuotoisten niveljalkaisten, joita kutsutaan trilobiiteiksi, ja varhaisten sienien (ja ensimmäisten riutanrakentajien) syntymiseksi, joita kutsutaan arkeosyatideiksi (kirjaimellisesti “vanha kuppi”). Siitä lähtien sen alku on määritelty uudelleen sukupuuttoon, joka merkitsee Kambrian ja Eskambrian rajaa. Tämän tapahtuman ajankohta on määritelty erittäin tarkasti käyttämällä tämän ajanjakson aikana tapahtuneita hiili -isotooppisuhteiden muutoksia, jotka osoittavat planeettojen biomassan suuren laskun.
Kambrian eläimistö oli ensimmäinen todella monipuolinen eläimistö, joka kehittyi. Kambrian ajanjakson alkua leimaavat edellä mainitut trilobiitit ja arkeosyatidit, hieman vanhemman pienen kuorisen eläimistön lisäksi ensimmäiset tunnetut kovakuoriset organismit, joiden uskotaan olevan yksinkertaisia käsijalkaisia. Varhain kambriassa näkyy erottuva jälki fossiileja, mukaan lukien pystysuorat urot ja muut jäljet, joiden uskotaan jättäneen ensimmäiset eläimet, jotka kehittivät hydrostaattisia luurankoja. Hydrostaattinen luuranko ei ole ollenkaan kova luuranko, vaan nesteellä täytetty kehon ontelo, joka on kiinnitetty ympäröiviin lihaksiin ja vetää niitä.
Koko kambriumin ajan kehittyi erilaisia selkärangattomia eläimiä – ja muutamia varhaisia selkärankaisia leukattomien kalojen muodossa. Näitä ovat meduusat, varhaiset äyriäiset, sienet, Priapulida, erittäin yleinen Marrella (trilobiittien sukulainen), pieni arachnomorph Yohoia, pehmeärakenteinen trilobiitti Naraoia ja “outoja ihmeitä”, mukaan lukien outo viisisilmäinen Opabinia, epämääräisesti katkarapu -kuten niveljalkaiset, joiden suusta ulottuu kynsiä oleva lisäosa, valtava (kambriumin standardien mukaan) Anomalocaris, joka oli ensimmäinen kärkisaalistaja, piikkinen samettimato Hallucigenia ja outo, hallitsijamainen Odontogriphus.
Noin puolet kambrian eläimistöstä kuoli sukupuuttoon Kambrian ja Ordovician sukupuuttoon tapahtumien aikana kauden lopussa. Brachiopods, conodonts ja trilobiitit kärsivät voimakkaasti. Trilobiitteja ei koskaan ollut enää niin paljon tai erilaisia.