למרות הראיות שחיות מורכבות יחסית (טריפלובלאסטים בילטרליים) התקיימו עוד לפני תחילת הקמבריון, ואולי אף זמן רב לפניו - נראה כי קצב האבולוציה היה מהיר במיוחד במהלך הקמבריון המוקדם. הסברים אפשריים לכך מחולקים לשלוש קטגוריות: הסברים סביבתיים, הסברים התפתחותיים ושינויים אקולוגיים. כל הסבר חייב להסביר את היקף הפיצוץ ומדוע התרחש דווקא בעיתוי זה.
שינויים סביבתיים.
עלייה ברמות החמצן.
האטמוספירה המוקדמת של כדור הארץ לא הכילה חמצן חופשי. החמצן שבעלי החיים נושמים כיום, הן זה אשר נמצא באוויר והן זה אשר מומס במים, הוא התוצר של מיליארדי שנים של פוטוסינתזה. כמגמה כללית, ריכוז החמצן באטמוספירה עלה בהדרגה במשך כ-2.5 מיליארדי השנים האחרונות.
מחסור בחמצן לאורך ראשית חייו של הכדור, עשוי היה להיות הגורם המרכזי אשר מנע את הופעתם של בעלי חיים גדולים ומורכבים. כמות חמצן שבעל חיים יכול לספוג, נקבעת במידה רבה על ידי גודל שטחם של האזורים קולטי החמצן (ריאות וזימים בבעלי החיים המורכבים ביותר, עור באלה המורכבים פחות), אבל הכמות הנדרשת נקבעת לפי הנפח שלו, אשר גדל מהר יותר מאזורי קליטת החמצן, תחת ההנחה שבעל החיים גדל באופן שווה לכל הכיוונים. עלייה בריכוז החמצן באוויר או במים, תגדיל את הגודל שאליו אורגניזם יכול לצמוח מבלי לחנוק את רקמותיו. עם זאת, בעלי חיים במהלך האדיקר הגיעו לאורך של מספר מטרים, כלומר, רמות החמצן הנמוכות לא הגבילו את צמיחתם לממדים אלו. פונקציונליות מטבולית כלשהי עשויה הייתה להיות מעוכבת בשל מחסור בחמצן, לדוגמה בניית רקמות, כגון קולגן, הנדרשת לבנייה מבנים מורכבים, או ליצירת מולקולות לבניית שלד חיצוני קשה. עם זאת, בעלי החיים לא הושפעו בצורה דומה בעת התרחשותם של תנאים אוקיינוגרפיים דומים במהלך התקופה הפנרוזואית. לא נמצא אם כן, קשר משכנע בין רמות החמצן וקצב ההתפתחות האבולוציונית, ועל כן, ניתן להניח כי חמצן יכול היה להוות תנאי מוקדם לחיים מורכבים, לא יותר ממים במצב נוזלי, או פריון עיקרי.
עידן הקרח - כדור השלג ארץ.
במהלך הנאופרוטרוזואיקון המאוחר (ועד לתחילתה של תקופת האדיקר), כדור הארץ אופיין בקיפאון מסיבי שבמהלכו, רוב פני השטח שלו כוסו בקרח. מצב שכזה עשוי היה לגרום להכחדה המונית, וליצירת צוואר בקבוק גנטי. הגיוון שנוצר כתוצאה מכך עורר ככל הנראה את מערכות החיים במהלך האדיקר, אשר הופיעו מיד לאחר סיומו של "כדור השלג ארץ". עם זאת, עידן קרח זה התרחש זמן רב לפני תחילתו של הקמבריון, וקשה לראות איך מגוון כה רב אף יכול היה להיגרם כתוצאה מסדרה של צווארי בקבוק גנטיים (שלא לדבר על צוואר בקבוק בודד). מצד שני, התקופות הקרות אולי אף עיכבו את האבולוציה של יצורים גדולי ממדים.
עליית ריכוז הסידן במי הים הקמבריוני.
מחקר חדש מצביע על כך שרכס מרכז אוקייני פעיל געשית גרם לשינוי מסיבי ופתאומי בריכוז הסידן באוקיינוסים, דבר אשר אפשר את בנייתם של שלדים וחלקי גוף קשים על ידי יצורים ימיים. לחלופין, ייתכן כי שטף היונים נגרם מהסחיפה רבת ההיקף שגרמה לאי ההתאמה הגדולה.
הסברים התפתחותיים.
מגוון של תאוריות המבוססות על הרעיון ששינויים קלים בהתפתחותם של בעלי החיים תוך כדי גדילתם מעובר לבוגר, עשויים היו לגרום לשינויים משמעותיים ביותר בצורתם הבוגרת הסופית. גני הוקס, לדוגמה, קובעים לאיזה איבר יתפתח כל אזור של עובר. לדוגמה, אם גן הוקס מסוים בא לידי ביטוי, האזור יתפתח לריאה. אם גן הוקס שונה בא לידי ביטוי באזור זה (שינוי קל), האזור עשוי להתפתח לעין במקום (שינוי פנוטיפי עיקרי).
מערכת כזו מאפשרת מגוון רחב של שוני מסדרה מוגבלת של גנים, אבל תאוריות כאלו אשר מקשרות את ההתנהגות הזו עם הפיצוץ הקמבריוני נאבקות להסביר כיצד מערכת התפתחותית שכזו יכולה להוביל למגוון גדול. עדויות לבעלי חיים פרה-קמבריוניים משולבות עם נתונים מולקולריים על מנת להראות שחלק ניכר מהארכיטקטורה הגנטית שייתכן ששיחקה תפקיד בפיצוץ, הייתה קיימת כבר בתחילתו של הקמבריון.
תאוריה המתמקדת בפיזיקה של ההתפתחות, יוצרת לכאורה פרדוקס. מוצע כי הופעתן של צורות רב תאיות פשוטות סיפקה הקשר משתנה וקנה מידת רחב שבו, תהליכים ואפקטים פיזיקליים חדשים גויסו על ידי התוצרים של גנים שהתפתחו בעבר, כדי לשרת תפקודים תוך תאיים. מורכבות צורנית (שכבות, מגזרים, לומנים, תוספות) התעוררה, מנקודת מבט זו, מתוך ארגון עצמי.
שינויים אקולוגיים.
שינויים אלו מתייחסים לאינטראקציות בין סוגים שונים של האורגניזמים. חלק מהשערות אלו מסתמכות על שינויים בשרשרת המזון, חלק מניחות מרוץ חימוש בין טורפים לנטרפים, ואחרות מתמקדות במנגנונים הכלליים יותר של אבולוציה משותפת. תאוריות שכאלו עשויות להוות סיבות טובות למדי לגידול המהיר שחל במגוון החי במהלך הקמבריון, אך הן חייבות להסביר מדוע התרחש "הפיצוץ" דווקא בעיתוי זה.
הכחדה המונית בסוף האדיקר.
היעדרותם של אורגניזמים אדיקרניים (מתקופת האדיקר, כגון Cloudina), וכן של קונכיות לקראת סופו של האדיקר, וכן הפרעות הרישומי δ13C (חתימה איזוטופית המעידה על נוכחותם של יצורים חיים) במהלך תקופה זו, מהווים ראיות טובות להכחדה שכזו. הכחדות המוניות מלוות לרוב בגדילה מסיבית בכמות ומגוון החיים אשר ממלאים את הסביבות האקולוגיות אשר התרוקנו במהלך ההכחדה. עם זאת, ברגע ששקטו הרוחות, מגוון החי חזר לרמתו מלפני ההכחדה בכל אחת מהכחדות בתקופה הפנרוזואית, ואילו בקמבריון אנו רואים עלייה משמעותית במגוון.
האבולוציה של העיניים.
אנדרו פרקר הציע שיחסי טורף נטרף, השתנו באופן דרמטי עם התפתחות הראייה. לפני כן, ציד והתחמקות הסתמכו על חושים קצרי טווח בלבד (ריח, רטט ומגע). על מנת להתגונן מפני טורפים אשר מסוגלים לראות את טרפם ממרחק, יש צורך בפיתוח אסטרטגיות הגנה חדשות. שריון, קוצים, והגנות דומות עשויות היו להתפתח כתגובה להתפתחות הראייה. הוא ציין גם, כי בסביבות בהן בעלי חיים איבדו את הראייה מפאת מחסור בתאורה (כגון מערות), מגוון צורות בעלי החיים נוטה לרדת. עם זאת, מדענים רבים נוטים לפקפק בכך שראייה עשויה הייתה להוות גורם מרכזי לפיצוץ. בנוסף, ייתכן כי התפתחות העיניים קדמה בהרבה לתחילת הקמבריון. כמו כן, קשה להבין מדוע האבולוציה של ראייה עשויה הייתה להוות גורם מרכזי לפיצוץ, שכן חושים אחרים, כגון ריח וזיהוי לחץ, הם בעלי טווח חישה גבוה יותר מתחת למים, אולם התפתחותם של חושים אלו בתורם, ככל הנראה לא גרמה לפיצוץ אבולוציוני.
"מרוץ חימוש" בין טורפים לבין נטרפים.
היכולת להימנע או להחלים מתקיפת טורפים, עושה לעיתים את ההבדל בין חיים ומוות, ועל כן, מהווה אחד מהמאפיינים המשמעותיים ביותר של ברירה טבעית. על הנטרף מופעל לחץ חזק יותר להסתגל מאשר על הטורף: אם הטורף מפסיד בתחרות, הוא מאבד ארוחה, אולם אם הטרף מפסיד, הוא מאבד את חייו.
מצד שני, ישנן ראיות לכך שטורפים התקיימו זמן רב לפני תחילת הקמבריון, למשל התפתחותם של אקריטרקים לצורות קוצניות יותר, הימצאותם של חורים שנקדחו בקונכיות קלאודינה, ועקבות של התחפרות, על מנת להימנע מטורפים. לפיכך, אין זה סביר כי הופעתם של טורפים הייתה הטריגר ל"מפץ" הקמבריוני. למרות זאת, הופעתם של טורפים עשויה הייתה להשפיע באופן ניכר על צורותיהם של הנטרפים אשר הופיעו במהלך ה"פיצוץ". עם זאת, נראה כי אינטנסיביות הטריפה אכן גדלה באופן דרמטי במהלך הקמבריון, כתוצאה מהתפתחותן של טקטיקות טריפה חדשות (כגון ריסוק קונכיות).
עליה בריכוז ומגוון בעלי החיים הפלאנקטוניים.
ראיות גיאוכימיות מצביעות על כך שהמסה הכוללת של פלנקטון הייתה דומה לרמות מודרניות מאז תחילת פרוטרוזואיקון. לפני תחילת הקמבריון, גופותיהם והפרשותיהם היו קטנות מדי מכדי ליפול במהירות לכיוון קרקעית הים. פירושו של דבר הוא שהם הושמדו על ידי אוכלי נבלות או בתהליכים כימיים, לפני שהספיקו להגיע לקרקעית הים.
מזוזואופלנקטון הם פלנקטון גדולים יותר, ודגימות מהקמבריון המוקדם, סיננו פלנקטון מיקרוסקופי ממי הים. אורגניזמים גדולים אלו, היו מניבים גללים וגופות אשר היו גדולים מספיק כדי ליפול במהירות מספקת על מנת לשקוע לקרקעית הים. מקור זה ייצר אספקה ​​חדשה של אנרגיה וחומרים מזינים לאזורים עמוקים יותר בים ואף לקרקעיתו, אשר פתח מגוון עצום של דרכים חדשות לקיום חיים. אם אחד משרידים אלה שקע לקרקעית הים בלי להיאכל בדרך, הוא עשוי היה להיקבר. תהליך שכזה עשוי להגדיל את כמות החמצן הזמין בים, מאחר שהוא קיים בתרכובות אורגניות רבות.
המזוזואופלנקטון הצמחוניים הראשונים היו ככל הנראה זחלים של בעלי חיים שחיו בקרקעית הים. שלב הזחל היה כנראה חידוש אבולוציונית אשר התפתח כדי להתגונן מגדילת כמות הטורפים בקרקעית הים בתקופת האדיקר.
לבעלי חיים יש יכולת מדהימה להגדיל את המגוון באמצעות אבולוציה משותפת. משמעות הדבר היא שתכונה של אורגניזם מסוים עשויה לגרום להתפתחות של אורגניזם אחר כתגובה. ישנן מספר תגובות אפשריות, ומינים שונים עלולים לצוץ מכל תגובה שכזו. לצורך העניין, האבולוציה של הטריפה (כלומר היווצרותם הראשונית של בעלי חיים אשר ניזונים מבעלי חיים אחרים) עשויה הייתה לגרום לאורגניזם מסוים לפתח מנגנון הגנה בעוד אורגניזם אחר עשוי היה לפתח את יכולת התנועה שלו על מנת להימלט. תהליך שכזה יגרום לשושלתו של הטורף (דווקא) להתפצל לשני מינים: אחד שיהיה טוב במרדף אחר טרף, ואחר שיהיה טוב בלחדור את הגנות הנטרף. בפועל, אבולוציה משותפת היא מעט יותר עדינה, אך בדרך זו, המגוון עשוי לגדול משמעותית: שלושה רבעים ממיני חיים בעולם הם בעלי חיים, ורוב היצורים שאינם בעלי חיים, נוצרו על ידי אבולוציה משותפת עם בעלי חיים.