寒武纪距今约5.42亿年前--4.85亿年。前一个纪是新元古代埃迪卡拉纪，后一个纪是奥陶纪。
在传统理论上寒武纪分为三个时期：早寒武纪（5.41-5.13亿年前）、中寒武纪（5.13-5.00亿年前）、以及晚寒武纪（5.00-4.90亿年前）。这是建立在岩石地层学上的分法。
2005年，国际地层委员会在中国科学家研究的基础上确立了“四分法”的寒武纪新年代地层表，寒武纪被分为四个世：纽芬兰世（541.0±1.0-约521ma）、第二世（约521-约509ma）、苗岭世（约509-497ma）、芙蓉世（497-485.4±1.9ma）。
寒武纪这个名字来自于英国的一个古代地名。在罗马人统治的时代，北威尔士山曾称寒武山，该地的寒武纪地层被最早研究，因此便将这个时期称为寒武纪，原指泥盆纪老红砂岩之下的所有地层。
地质年代分类方式，依次为：宙、代、纪、世、期、时。
寒武纪是显生宙的开始，在寒武纪开始后的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大量多细胞生物突然出现，标志着地球生物演化史新的一幕。
大约5亿4200万年前到5亿3000万年前，在地质学上被认为是寒武纪的开始时间，寒武纪地层在2000多万年时间内突然出现门类众多的无脊椎动物化石，而在早期更为古老的地层中，长期以来没有找到其明显的祖先化石的现象，这一爆发式的生物演化事件被古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”，简称“寒武爆发”。
带壳、具骨骼的海洋无脊椎动物趋向繁荣，他们营底栖生活，以微小的海藻和有机质颗粒为食物，其中，最繁盛的是节肢动物三叶虫，故寒武纪又称为“三叶虫时代”，其次是腕足动物、古杯动物、棘皮动物和腹足动物，寒武纪的生物形态奇特，和现在地球上所能看见的生物极不相同。比较着名的有早寒武世中国云南的澄江生物群、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，如中国云南澄江生物群中的华夏鳗、云南鱼、海口鱼等，加拿大布尔吉斯页岩中的皮开虫，美国上寒武纪的鸭鳞鱼。现已描述的澄江生物群化石共120余种，分属海绵动物、腔肠动物、鳃曳动物、叶足动物、腕足动物、软体动物、节肢动物、棘皮动物、脊索动物等十多个动物门以及一些分类位置不明的奇异类群，此外，还有多种共生的海藻。一系列动物在地球上来了个“集体亮相”，形成了多种门类动物同时存在的繁荣景象。
寒武纪生命大爆发被称为古生物学和地质学上的一大悬案，自达尔文以来就一直困扰着进化论等学术界。
达尔文在其《物种起源》的着作中提到了这一事实，并大感迷惑。他认为这一事实会被用做反对其进化论的有力证据。但他同时解释到，寒武纪的动物一定是来自前寒武纪动物的祖先，是经过很长时间的进化过程产生的；寒武纪动物化石出现的“突然性”和前寒武纪动物化石的缺乏，是由于地质记录的不完全或是由于老地层淹没在海洋中的缘故。
超大陆与洪水：在寒武纪时，具有硬壳的动物第一次大量地出现，许多大陆都被浅海所泛滥，超大陆刚瓦那则正在南极附近形成。
形成于前寒武纪末期（大约距今6亿年前）的超大陆潘诺西亚，在古生代的时候开始四分五裂，一个新的海洋--巨神海在劳伦西亚（北美）、波罗地（北欧）和西伯利亚这几个古大陆之间扩张。超大陆冈瓦那则在泛非褶皱带上组合而成当时最大的大陆，范围从赤道延伸到南极。
在潮湿的低地，可能分布有苔藓和地衣类的低等植物，但他们还缺乏真正的根茎组织，难以在干燥地区生活；无脊椎动物也还没有演化出适应在空气中生活的机能。寒武纪没有真正的陆生生物，大陆上缺乏生气、荒凉一片。
海洋动物诞生了，陆地动物还会远吗？那只是时间问题了。