บางครั้งนักบรรพชีวินวิทยาขุดฟอสซิลที่จำแนกยาก ฟอสซิลบางชนิดนั้นลึกลับจนไม่มีข้อตกลงใด ๆ เกี่ยวกับไฟลัมสัตว์ที่พวกมันเป็น บางคนเช่น Vendozoa, "ที่นอน" ผ้าลึกลับและถุงจากสมัย Ediacaran ประมาณ 600 ถึง 542 ล้านปีที่ผ่านมาได้รับมอบหมายแน่นอนไฟลาของตัวเอง คนอื่น ๆ ยังคงไม่ถูกแทนที่โดยการตีความที่ขัดแย้งกันเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของพวกเขา ซากดึกดำบรรพ์ที่ไม่ทราบการจำแนกประเภทเรียกว่า incertae sediis , ละตินสำหรับ "การจัดวางที่ไม่แน่นอน"
ซากดึกดำบรรพ์ที่ยากต่อการจำแนกนั้นมีมากมายตั้งแต่ช่วงเริ่มต้นของชีวิตของเซลล์หลายเซลล์ในช่วงยุค Edicaran และ Cambrian ชีวิตหลายเซลล์เกิดขึ้นใน Ediacaran เมื่อประมาณ 600 ล้านปีก่อน ซากดึกดำบรรพ์ในครั้งนี้นั้นเป็นสิ่งดึกดำบรรพ์มันยากที่จะบอกว่ามันคืออะไร หนึ่งในสิ่งมีชีวิตฟอสซิลเหล่านี้คือ Cloudina ซึ่งเป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่ ทำลายระบบนิเวศน์ แห่งแรกซึ่งยังคงมีเพียงหลอดคาร์บอนไดออกไซด์ ผู้เชี่ยวชาญหลายคนเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตฟอสซิลไม่ว่าจะเป็นฟองน้ำแบบดั้งเดิม, cnidarian คล้ายปะการัง (สัมพัทธ์ของแมงกะพรุน), หรือแม้แต่หนอนที่แบ่งส่วนก่อน
สิ่งมีชีวิตในซากดึกดำบรรพ์ของ Ediacaran biota เป็นกลุ่มที่ลึกลับที่สุดเนื่องจากมีจำนวนมากและมีความเห็นเป็นเอกฉันท์เพียงเล็กน้อยในการจำแนกประเภทของสิ่งมีชีวิตใด ๆ สิ่งมีชีวิต Ediacaran ประกอบด้วยระบบนิเวศหลายเซลล์ที่รู้จักกันเป็นครั้งแรกและตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ประกอบด้วยถุงบรรจุของเหลวต่างๆใบและที่นอนที่มีรูปแบบผ้าที่มีลักษณะเฉพาะ สมาชิกคนหนึ่งที่เป็นสัญลักษณ์ของ Edicaran biota, Charnia มีลักษณะเหมือน cnidarian สมัยปัจจุบันปากกาทะเลนำนักวิทยาศาสตร์บางคนจัดประเภท Ediacaran biota เป็น cnidarians โดยไม่มีเซลล์ที่กัด แต่นักวิจัยคนอื่นเรียกพวกมันว่าไลเคนเชื้อราผู้ประท้วงยักษ์ metazoans, อาณานิคมของแบคทีเรียและอื่น ๆ คำถามยังคงไม่แน่นอน
สิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่เป็นความท้าทายในการจำแนกประเภทมาจากยุค Cambrian ซึ่งเกิดขึ้นทันทีหลังจาก Ediacaran หนึ่งในสิ่งที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ Anomalocaris ซึ่งเป็นสัตว์คล้ายกุ้งที่กินสัตว์ซึ่งครั้งหนึ่งเคยคิดว่าเป็นสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันสามชิ้น ในขั้นต้นหนึ่งใน "แขน" ออกมาเป็นความคิดที่เป็นของครัสเตเชียนปากรูปร่างคล้ายชิ้นสับปะรดถูกเข้าใจผิดว่าเป็นแมงกะพรุนและร่างของมันถูกจำแนกเป็นฟองน้ำ จนกระทั่งเมื่อปี 1985 ที่นักวิทยาศาสตร์ตระหนักว่าสิ่งเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของสัตว์ที่กินเนื้อโปรโตอาร์โทรพอดซึ่งเป็นนักล่า Cambrian ที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักกันในความยาวถึงหนึ่งเมตร
สิ่งมีชีวิตฟอสซิลอื่น ๆ ที่พิสูจน์ได้ยากที่จะจำแนก ได้แก่ Cambrian Wiwaxia , Opabina , Odontogriphus และอื่น ๆ อีกมากมาย หลังจาก Cambrian สิ่งมีชีวิตจำนวนมากตั้งอยู่ใน phyla ที่ดีขึ้นและง่ายต่อการจำแนก
