Ponekad paleontolozi iskopaju fosile koje je teško klasificirati. Neki fosili su toliko zagonetni da čak nema nikakvog dogovora o tome kojem životinjskom tipu pripadaju. Neki, poput Vendozoa, tajanstveni prošiveni “madraci” i torbe iz Edijakarskog razdoblja, prije otprilike 600 do 542 milijuna godina, uvjetno su dobili vlastitu vrstu. Drugi ostaju neraspoređeni, s oprečnim tumačenjima o njihovoj srodnosti. Fosil čija je klasifikacija nepoznata naziva se incertae sediis, latinski za “nesiguran položaj”.
Fosilni organizmi koje je teško klasificirati najbrojniji su od početka višestaničnog života, tijekom edikarskog i kambrijskog razdoblja. Višestanični život pojavio se u Ediacaranu, prije oko 600 milijuna godina. Fosili iz tog vremena toliko su primitivni da je teško reći što su. Jedan od tih fosilnih organizama je Cloudina, jedan od prvih biomineralizirajućih organizama, od kojeg je ostala samo vapnenasta cijev. Razni stručnjaci za fosilne organizme ili ga nazivaju primitivnom spužvom, koraljnim cnidarijem (srodnik meduze) ili čak rano segmentiranim crvom.
Fosilni organizmi edijakarske biote spadaju među najtajanstvenije, jer ih ima jako puno i malo je konsenzusa o klasifikaciji bilo koje osim nekoliko. Ediacaran biota sadržavala je prve poznate višestanične ekosustave, a kao što je ranije rečeno, sastojala se od raznih vrećica, listova i madraca punjenih tekućinom s karakterističnim prošivenim uzorkom. Jedan legendarni član edikaranske biote, Charnia, izgleda pomalo kao moderni cnidarian, morsko pero, što je neke znanstvenike navelo da klasificiraju biotu Ediacaran kao cnidariane bez ubodnih stanica, no drugi ih istraživači nazivaju lišajevima, gljivama, divovskim protistima, bazalnim metazoa, kolonije bakterija i još mnogo toga. Pitanje je još uvijek neriješeno.
Drugi fosilni organizmi koje je bilo teško klasificirati potječu iz kambrijskog razdoblja, koje se dogodilo odmah nakon Edijakara. Jedno od najpoznatijih je grabežljivo stvorenje nalik škampima Anomalocaris, za čije se sastavne dijelove nekoć smatralo da su tri različita organizma. U početku se smatralo da jedna od njegovih odvojenih “ruka” pripada raku, njegova su usta, u obliku kriške ananasa, pogrešno zamijenjena za meduzu, a tijelo je klasificirano kao spužva. Tek 1985. znanstvenici su shvatili da se radi o dijelovima grabežljivog proto-artropoda, najvećeg poznatog kambrijskog grabežljivca koji je dug i do metar.
Ostali fosilni organizmi za koje se pokazalo da je teško klasificirati su kambrijski Wiwaxia, Opabina, Odontogriphus i mnogi drugi. Nakon kambrija, mnogi se organizmi naseljavaju u dobro uspostavljene tipove i lakše ih je klasificirati.