הפיצוץ הקמבריוני הוליד ויכוח מדעי נרחב. ההופעה הנרחבת לכאורה של מאובנים ב"שכבות בראשית" צוינה עוד ב, ו
צ'ארלס דרווין ראה בה את אחת ההתנגדויות העיקריות כנגד תאוריית האבולוציה על ידי ברירה טבעית. חוסר הוודאות ארוך הטווח לגבי הופעת המינים בתקופת הקמבריון, לכאורה באופן מפתיע, מתרכז סביב שלוש נקודות: האם באמת היה פיזור המוני של אורגניזמים מורכבים על פני תקופה קצרה יחסית במהלך הקמבריון המוקדם, מה עלול היה לגרום שינוי כזה מהיר, ומה זה יכול לרמז על מקור האבולוציה של בעלי החיים. הפרשנות במקרה זה קשה בשל ההיצע המוגבל של ראיות, המבוססות בעיקרן על תיעוד מאובנים וחתימות כימיות חלקיים בלבד שנותרו בסלעי הקמבריון.