Para más información, consulte Acritarch y Stromatolite
Los estromatolitos, pilares rechonchos construidos por colonias de cianobacterias y otros microorganismos, son los primeros fósiles. Su registro comienza hace unos 3.500 millones de años, y fueron muy comunes a partir de unos 2700 mya. Disminuyeron bruscamente después de unos 1250 mya, y este declive fue causado probablemente por los animales de pastoreo y de madriguera.
La diversidad marina del Precámbrico estaba dominada por pequeños fósiles conocidos como acritarcos. Este término describe casi cualquier fósil pequeño con paredes orgánicas, desde las cajas de huevos de pequeños metazoos hasta los quistes en reposo de muchos tipos diferentes de algas verdes. Después de aparecer alrededor de 2000 mya, los acritarcos tuvieron un auge alrededor de 1000 mya, aumentando en número, diversidad, tamaño, complejidad de la forma y, especialmente, tamaño y número de espinas. Sus formas cada vez más espinosas en los últimos mil millones de años pueden indicar una mayor necesidad de defensa contra la depredación. Otros grupos de pequeños organismos de la era neoproterozoica también muestran signos de defensas contra los depredadores. La medición de la longevidad de los taxones parece mostrar un aumento de la depredación en esta época. Sin embargo, en general, el ritmo de evolución en el Precámbrico fue muy lento, y muchas especies de cianobacterias permanecieron sin cambios durante miles de millones de años. Por supuesto, las bacterias se definen principalmente por su bioquímica, especialmente por sus genomas. Los cambios en su bioquímica no suelen dejar rastro en el registro fósil.
Si los organismos depredadores que se alimentaban de bacterias y acritarcas eran realmente metazoos, esto significa que los animales del Cámbrico no aparecieron "de la nada" en la base del Cámbrico; sus antepasados existían desde hacía cientos de millones de años.