Điều bất ngờ lớn nhất khi phát hiện ra các hóa thạch ở mỏ Burgess Shale chính là sự kỳ lạ đến khó tin của các loài động vật được bảo tồn, không giống với bất cứ thứ gì còn tồn tại ngày nay.
Nó giống như một cửa sổ nhìn vào một "phòng thí nghiệm" của sự tiến hóa, nơi tự nhiên đã thử nghiệm vô số "bản thiết kế" cơ thể khác nhau. Những sinh vật chúng ta thấy ngày nay chỉ là một phần nhỏ những gì đã thành công vượt qua bài kiểm tra khắc nghiệt của sự sinh tồn, còn Burgess Shale lưu giữ lại những thử nghiệm đã thất bại hoặc đi vào ngõ cụt.
Dưới đây là một số ví dụ tiêu biểu cho sự "kỳ lạ" đó:
Hallucigenia
Sinh vật này kỳ lạ đến mức ban đầu, các nhà khoa học đã tái tạo lại nó trong tư thế lộn ngược vì không thể xác định đâu là lưng, đâu là bụng, đâu là chân. Nó có những chiếc gai dài trên lưng và những cặp chân mềm như giun ở dưới. Hiện nay, nó được cho là tổ tiên xa xưa của loài giun nhung.
Wiwaxia
Một sinh vật có thân mềm được bao phủ bởi những hàng vảy và gai nhọn, khiến các nhà nghiên cứu tranh cãi không ngừng. Nó trông giống giun có vảy, nhưng hình dáng tổng thể lại gợi nhớ đến động vật thân mềm (như ốc sên không vỏ).
Anomalocaris
Cái tên có nghĩa là "con tôm dị thường". Ban đầu, các bộ phận hóa thạch của nó được tìm thấy riêng lẻ và bị nhầm là ba sinh vật hoàn toàn khác nhau: một con tôm (phần phụ phía trước), một con sứa (cái miệng tròn) và một con hải sâm (phần thân). Chỉ sau này người ta mới nhận ra chúng thuộc về cùng một sinh vật – một kẻ săn mồi đỉnh bảng khổng lồ của thời kỳ đó.
Opabinia
Một trong những sinh vật kỳ dị nhất, Opabinia có tới 5 con mắt trên đầu và một chiếc vòi dài, linh hoạt có móng vuốt ở đầu để đưa thức ăn vào miệng, vốn nằm ở dưới đầu và hướng về phía sau.
Yohoia
Một loài động vật chân đốt nhỏ bé với một cặp "càng" lớn dị thường ở phía trước đầu. Cặp càng này có khớp nối và gai nhọn, được dùng để tóm, đâm hoặc lọc thức ăn.
Marrella
Đây là sinh vật được tìm thấy nhiều nhất ở Burgess Shale. Nó trông giống động vật chân đốt nhưng lại không thuộc bất kỳ nhóm nào đã biết như trilobite, giáp xác hay nhện. Marrella có một chiếc khiên đầu lớn với hai cặp gai cong về phía sau và nhiều cặp chân.