关于寒武纪生物大爆发的起因，在学术上有多种说法，比如含氧量说、气候说、地质构造说等等，也可能是各种原因的综合，共同导致了这次物种大爆发。
地球至诞生以来有45.5亿年的历史，目前人类有证据证明的，地球上最早的生物是蓝藻，距今已有35亿年的历史，蓝藻是一种原核生物，可以进行光合作用，并产生孢子来进行无性繁殖。
地球生物群的第一次重大转折，发生距今大约5.4亿年前的寒武纪，在前寒武纪的2000万年间，地球上“突然”出现了许多无脊椎动物，包括环节动物类、腕足类、软体动物类、海绵类等等，它们都是现存很多动物的祖先，这次事件史称“寒武纪生命大爆发”。
这里的“突然出现”，并非指在短短几十年或者几千年发生，要知道生物的进化过程是相当缓慢的，而是在地质学当中，寒武纪之前除了一些简单的藻类化石外，极少存在动物化石，但是到了寒武纪早期的地质，就有了大量的动物化石，甚至是成群地出现，比如我国云南澄江生物群等等。
关于寒武纪生物大爆发的原因，学术界有很多说法，其中含氧量说流传比较广，也有相关的证据支持，在2019年5月7日，我国科学院南京地质古生物研究所的官网就刊登了一篇简文——“新研究发现氧气含量控制了寒武纪大爆发的过程”。
文中说到：研究人员根据西伯利亚寒武纪早期碳酸盐岩地层的碳、硫同位素研究，发现大气与海洋中的含氧量变化，与寒武纪生命大爆发的时间高度一致；地球生物化学循环模型表明，海水中碳、硫的同位素偏重时，说明有机碳与黄铁矿埋藏量增加，使得氧气产生增加，反之氧气含量降低；研究人员发现在距今5.24~5.14年间，正好处于寒武纪爆发的高峰期，此时海水中碳和氧同位素与动物化石多样性变化高度吻合，并有多达五次的同步变化。
同时，在距今5.14年左右，碳和氧的同位素异常偏低，说明氧气含量急剧降低，此段时间正好爆发了全球性的寒武纪生物群大灭绝事件。
这一研究说明，寒武纪生命大爆发与当时氧气含量密切相关，除此之外，还有地质说、气候说。在寒武纪之前，地球刚刚经历了特大冰川，进入寒武纪之后全球气候回暖，有利于生物的复苏与进化。
