寒武系（Cambrian）是寒武纪形成的地层，分下、中、上三个统。中国寒武系共有九个阶，分属三个统。

寒武系属于古生界的第一个系，地史上将始于距今约5.7亿年，止于距今约5亿年这段时间称寒武纪。在寒武纪形成的地层称寒武系。国际上以遗迹化石Treptichnus(phycodes)pedum的始现作为寒武系底界。

按地层发育情况和生物群的差异将贵州寒武系分为扬子区、江南区及其二者之间的过渡区。扬子区下寒武统梅树村阶中下部为碳（磷）酸盐岩（为主）和含磷硅质岩，含丰富的小壳生物群。梅树村阶上部至沧浪铺阶则主要为碎屑岩。下寒武统上部龙王庙阶及中上寒武统几乎全为碳酸盐岩，含底栖三叶虫及少量的腕足类和腹足类，岩石地层单位自下而上有灯影组上部、桃子冲组、牛蹄塘组、明心寺组、金顶山组、清虚洞组、高台组、石冷水组、娄山关组大部分。江南区梅树村阶是一套硅质岩，筇竹寺阶至龙王庙阶为一套高炭质页岩、黑色炭质粉砂岩，化石稀少，仅有少量海绵骨针，中上寒武统以泥质条带灰岩、薄层灰岩、泥灰岩和钙质页岩为主，夹炭质页岩和白云岩，含以球节子类为主的三叶虫。岩石地层单位自下而上有：老堡组顶部、渣拉沟组、都柳江组、杨家湾组、三都组。过渡区下寒武统梅树村阶为暗色硅质岩、含磷硅质岩，化石稀少。筇竹寺阶至沧浪铺阶为黑色炭质页岩、泥岩夹灰岩、下部含营浮游生活的盘虫类，中上部则以浮游和底栖三叶虫共生为特征。下寒武统龙王庙阶至中寒武统徐庄阶，以灰岩、泥灰岩、页岩和粉砂岩为主，含底栖过渡型三叶虫。中寒武统上部及上寒武统则以各类白云岩为主，含少量过渡型底栖三叶虫，岩石地层单位自下而上有：老堡组顶部、九门冲组、变马冲组、乌训组、凯里组、甲劳组、敖溪组、车夫组、比条组、追屯组。

中国寒武系分属三个统，如下：

下寒武统（以滇东为例）包括梅树村阶、筇竹寺阶、沧浪铺阶和龙王庙阶；

中寒武统（以华北为例）包括徐庄阶和张夏阶；

上寒武统（以华北为例）包括崮山阶、长山阶和风山阶。

中国寒武系全为海相沉积，分布几乎遍及全国各地。寒武系代表古生代第一次海浸，多为浅海相，对各种生物繁殖极为有利。岩层沉积程序也极有规律，由砂岩、页岩到灰岩。在华北及东北南部，下寒武统以紫红色页岩为主夹灰岩；中寒武统以厚层鲕状灰岩为主；上寒武统主要为薄层灰岩及竹叶状灰岩。在华中西南，寒武系以巨厚白云质灰岩，白云岩和厚层灰岩为主。下寒武统在东南区以黑色页岩为主，中上寒武统以黑色薄层灰岩含大量球接子类三叶虫为主。在西北区的三叶虫类与东南区相似。

寒武系底部含有磷矿层，分布于滇东、黔、川、鄂、湘、皖南、豫西及陕南等地。河北、辽东上寒武统的厚层白云灰岩具有工业价值。磷和白云灰岩是中国寒武系中的主要矿产。

贵州寒武系分布广泛，发育完整，化石丰富，除下统下部主要由碎屑岩组成外，其余则以各类碳酸盐岩占优势。其中，蕴藏的汞和磷块岩等资源具有重要的经济价值。

2022年10月，中国首次在四川盆地寒武系筇竹寺组地层取得页岩气勘探的重大突破。

2023年48日，中国石油西南油气田公司部署在四川内江的页岩气井——资201井测试获稳定日产气量73.88万立方米，这是全球首次在距今5.4亿年的寒武系页岩地层中钻获具有商业开发价值的高产工业气流。