寒武纪大爆发亦称寒武纪生命大爆发，是指在距今5.3亿年前的寒武纪时期，2,000万年间物种化石大量瞬间出现的情形。几乎所有动物的“门”都在这一时期出现了。因出现大量的较高等生物以及物种多样性，于是，这一情形被形象地称为生命大爆发。这也是显生宙的开始。

进化论者认为：在世界各地发现的化石群共同印证了这一生命进化史上的壮观景象，例如伯吉斯页岩。在中国云南省澄江县发现的这一时期的化石群相当典型，非常多的不同种类的生物几乎同时在这一时期出现。

寒武纪大爆发的事实证据也曾让提出进化论的达尔文非常困惑，在《物种起源》中写道：“这件事情到现在为止都还没办法解释。所以，或许有些人刚好就可以用这个案例，来驳斥我提出的演化观点”。但即使到达尔文死后一百多年的今日，寒武纪大爆发依旧是进化论科学界的一大谜题，尚待更多的考古证据出土，也许就能窥见当时的实际情况，找出真正的原因。

针对寒武纪大爆发，进化论者曾经提出过几种假设：
1.地球在寒武纪之后才出现足以保存化石的稳定岩层，而前寒武纪的沉积物毁于地热和压力无法形成化石。
2.生物到了寒武纪才演化出能够形成化石的坚硬躯体。
3.大气中累积足够的氧气量，足以使大量动物短时间演化，并且形成臭氧层隔离紫外光。
4.某些掠食性动物侵入物种稳定平衡的地区，减少原先占优势的物种，释放生态栖位给其余物种，进而促进大量物种歧异度的增加。

近年来进化论者又声称，寒武纪大爆发跟该次菌藻大灭绝事件有关：该次单细胞生物灭绝事件结束了隐生宙，为多细胞生命在显生宙的发展铺平了道路。