Dažreiz paleontologi izrok fosilijas, kuras ir grūti klasificēt. Dažas fosilijas ir tik noslēpumainas, ka nav pat vienošanās par to, kādam dzīvnieku patvērumam tās pieder. Dažiem, piemēram, Vendozoa, noslēpumainajiem stepētajiem “matračiem” un somām no Ediacaran perioda, apmēram pirms 600 līdz 542 miljoniem gadu, provizoriski ir piešķirta sava dzimta. Citi paliek nevietā, ar pretrunīgām interpretācijām par to radniecību. Fosilija, kuras klasifikācija nav zināma, tiek saukta par incertae sediis, kas latīņu valodā nozīmē “nenoteikts izvietojums”.
Fosilie organismi, kurus ir grūti klasificēt, visvairāk ir sastopami no daudzšūnu dzīves rītausmas, Edikarāna un Kembrija periodos. Daudzšūnu dzīvība parādījās Ediacaranā apmēram pirms 600 miljoniem gadu. Šī laika fosilijas ir tik primitīvas, ka ir grūti pateikt, kas tās ir. Viens no šiem fosilajiem organismiem ir Cloudina, viens no pirmajiem biomineralizējošajiem organismiem, no kura palikusi tikai kaļķaina caurule. Dažādi fosilo organismu eksperti to sauc par primitīvu sūkli, koraļļiem līdzīgu cnidāru (medūzu radinieku) vai pat agrīnu segmentētu tārpu.
Ediacaran biotas fosilie organismi ir vieni no noslēpumainākajiem, jo to ir tik daudz un nav vienprātības par to klasifikāciju, izņemot dažus. Ediacaran biota ietvēra pirmās zināmās daudzšūnu ekosistēmas, un, kā minēts iepriekš, tā sastāvēja no dažādiem ar šķidrumu pildītiem maisiņiem, plāksnēm un matračiem ar raksturīgu stepētu rakstu. Viens no edikarānu biotas ikonu locekļiem Charnia nedaudz atgādina mūsdienu jūras aizgaldu, tāpēc daži zinātnieki klasificēja Ediacaran biotu kā cnidārus bez dzeloņainām šūnām, bet citi pētnieki tos sauc par ķērpjiem, sēnēm, milzu protistiem, bazāliem. metazoans, baktēriju kolonijas un citi. Jautājums joprojām ir neatrisināts.
Citi fosilie organismi, kurus ir bijis grūti klasificēt, nāk no kembrija perioda, kas notika tūlīt pēc Ediacaran. Viens no slavenākajiem ir plēsīgais garnelēm līdzīgs radījums Anomalocaris, kuru veidojošie gabali kādreiz tika uzskatīti par trim atšķirīgiem organismiem. Sākotnēji tika uzskatīts, ka viena no tās atdalītajām “rokām” pieder vēžveidīgajam, tās mute, kas bija līdzīga ananāsa šķēlei, tika sajaukta ar medūzu, un tās ķermenis tika klasificēts kā sūklis. Tikai 1985. gadā zinātnieki saprata, ka tās ir plēsīgo posmkāju daļas, kas ir lielākais zināmais kembrija plēsējs, kura garums nepārsniedz metru.
Citi fosilie organismi, kurus ir izrādījies grūti klasificēt, ir kembrija Wiwaxia, Opabina, Odontogriphus un daudzi citi. Pēc kembrija daudzi organismi apmetas labi izveidotā filā un kļūst vieglāk klasificējami.