所謂的“生物大爆炸”，看似偶然，其實是一種必然。科學家在北極地區鑽研冰芯，發現氣泡內空氣成分按照年份是不一樣的。北極的冰芯樣本，可以研究近幾十萬年的空氣成分。而對地球氧化鐵沉積物的研究，可以掌握地球40億年曆史的空氣成分。依據研究，地球最早的時候，空氣成分與現今截然不同。在地球剛剛誕生200萬年後，大地上以二氧化碳居多，氧氣成分很少，最多隻有1/100。

之後，原始生命在海洋的表層出現，而生命的出現，徹底的，不可逆轉的改造了這顆行星。地球上最早的生命，類似球形細菌結構，是一種依靠吸收海洋之中小分子來獲取能量的微生物，這種化學過程，類似於發酵。隨著生命的進化，高一點等級的生命進化出葉綠素，即可以透過光合作用，直接吸收來自於太陽的能量。這一點非常重要。在能量轉化過程之中，氧氣被作為廢料，大量的排洩到空氣之中。

到了大約6億年前，地球上的氧氣含量，已經達到了一個比較高的程度。地球上氧氣含量越高，則依靠氧氣生存的物種越多。依靠氧氣生存，這種化學效率，比依靠光合作用更高，所以生物的等級也提升，它們的系統更加複雜。而“生物大爆炸”，就存在一個氧氣含量達到高峰的歷史階段，並不是突兀的，而是一種自然演化的必然階段

說起生物大爆炸，對生物學不太瞭解的朋友可能並不清楚，其實在生命史上經歷過一段謎一般的時期，這一段時期中地球上的生物種類突然就繁盛起來，十分突然而又沒有來由，很多物種突然就那麼出現了，至今不知道這些生物種類的來自於哪裡，一直到現在這個謎題都是一個懸案。

這段時期在生物學上有一個專有名詞，就叫“寒武紀生物大爆發”，寒武紀大約開始於5.7億年前，但在大約5億4200萬年前到5億3000多萬年的時間內，地層中突然出現門類眾多的無脊椎動物化石，基本就是在寒武紀開始後的短短數百萬年時間裡，包括現生動物幾乎所有類群祖先在內的大量多細胞生物突然出現，但在更為古老的地層中卻沒有找到這些動物的祖先化石，在生物考古學上，這些突然出現的種類繁多的生物化石，代表著在那個時期地球上突然出現了眾多的生物物種，這被古生物學家稱作“寒武紀生命大爆發”，簡稱“寒武爆發”，其標誌著地球生物演化史新的一幕。

著名生物學家達爾文在其《物種起源》中也提到了這一現象，它對此也迷惑不解，並且認為這會被用做反對其進化論的有力證據，不過他也拿出了可信的解釋：寒武紀的動物一定是來自前寒武紀動物的祖先，它們也是經過很長時間的進化過程才出現的，這些動物化石出現的"突然性"和前寒武紀動物化石的缺乏，是由地質記錄的不完全或是由於老地層淹沒在海洋中的緣故造成的，相信會有新的地質證據會解釋這一現象。

關於寒武紀生物大爆發的原因有很多推論，比較受到廣泛認同的是地球大氣層中氧氣突然增多造成的，其含量比如今的氧氣含量還要高近十個百分點，而增多的原因可能和海洋中的藍藻有關，富足的氧氣使得生物有了大爆發的條件，而良好的氣候環境和生態環境則為生物爆發提供了物資基礎。

另外也有人認為這次生物大爆發和動物有性繁殖的興盛有關，因為有性繁殖使得動物的基因更全面，更有利於其自身的發展進化，所以催生了物種大爆發。