Insgesamt enthält der Fossilienbestand nur mineralisierte Exoskelette, da diese bei weitem die haltbarsten sind. Da angenommen wird, dass die meisten Linien mit Exoskeletten mit einem nicht mineralisierten Exoskelett begonnen haben, das sie später mineralisiert haben, Dies macht es schwierig, die sehr frühe Entwicklung des Exoskeletts jeder Linie zu kommentieren. Es ist jedoch bekannt, dass in sehr kurzer Zeit, kurz vor der kambrischen Periode, Exoskelette aus verschiedenen Materialien – Kieselsäure, Calciumphosphat, Calcit, Aragonit und sogar zusammengeklebte Mineralflocken – in einer Reihe verschiedener Umgebungen entstanden. Die meisten Abstammungslinien nahmen die Form von Calciumcarbonat an, das zum Zeitpunkt der ersten Mineralisierung im Ozean stabil war, und änderte sich nicht von dieser Mineralmorphie – auch wenn es weniger günstig wurde.Einige präkambrische (Ediacaran) Organismen produzierten harte, aber nicht mineralisierte äußere Schalen, während andere, wie Cloudina, ein verkalktes Exoskelett hatten, aber mineralisierte Skelette wurden erst zu Beginn der kambrischen Periode mit dem Aufstieg der „kleinen Shelly-Fauna“ üblich. Kurz nach der Basis des Kambriums, Diese Miniaturfossilien werden vielfältig und reichlich vorhanden – diese Abruptheit kann eine Illusion sein, da die chemischen Bedingungen, unter denen die kleinen Schalen erhalten blieben, gleichzeitig auftraten. Die meisten anderen schalenbildenden Organismen erscheinen während der kambrischen Periode, wobei die Bryozoen das einzige verkalkende Phylum sind, das später im Ordovizium erscheint. Das plötzliche Auftreten von Muscheln wurde mit einer Veränderung der Ozeanchemie in Verbindung gebracht, die die Calciumverbindungen, aus denen die Schalen bestehen, stabil genug machte, um in eine Schale ausgefällt zu werden. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass dies eine ausreichende Ursache ist, da die Hauptbaukosten von Schalen darin bestehen, die Proteine und Polysaccharide zu erzeugen, die für die Verbundstruktur der Schale erforderlich sind, und nicht in der Ausfällung der mineralischen Komponenten. Die Skelettierung trat auch fast genau zur gleichen Zeit auf, als die Tiere anfingen, sich zu graben, um Raubtiere zu vermeiden, und eines der frühesten Exoskelette bestand aus zusammengeklebten Mineralflocken, was darauf hindeutet, dass die Skelettierung ebenfalls eine Reaktion auf erhöhten Druck von Raubtieren war.
Die Ozeanchemie kann auch steuern, aus welchen Mineralschalen sie aufgebaut sind. Calciumcarbonat hat zwei Formen, den stabilen Calcit und den metastabilen Aragonit, der in einem vernünftigen Bereich chemischer Umgebungen stabil ist, aber außerhalb dieses Bereichs schnell instabil wird. Wenn die Ozeane einen relativ hohen Anteil an Magnesium im Vergleich zu Kalzium enthalten, ist Aragonit stabiler, aber wenn die Magnesiumkonzentration sinkt, wird es weniger stabil und daher schwieriger in ein Exoskelett zu integrieren, da es dazu neigt, sich aufzulösen.
Mit Ausnahme der Weichtiere, deren Schalen oft beide Formen umfassen, verwenden die meisten Linien nur eine Form des Minerals. Die verwendete Form scheint die Chemie des Meerwassers widerzuspiegeln – also welche Form leichter ausgefällt werden konnte – zu der Zeit, als die Linie zum ersten Mal ein verkalktes Skelett entwickelte, und ändert sich danach nicht mehr. Die relative Häufigkeit von Calcit- und Aragonit-Abstammungslinien spiegelt jedoch nicht die nachfolgende Meerwasserchemie wider – das Magnesium / Calcium-Verhältnis der Ozeane scheint einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Erfolg der Organismen zu haben, der stattdessen hauptsächlich davon abhängt, wie gut sie sich von Massensterben erholen. Eine kürzlich entdeckte moderne Gastropode Chrysomallon squamiferum, die in der Nähe von hydrothermalen Quellen in der Tiefsee lebt, veranschaulicht den Einfluss sowohl alter als auch moderner lokaler chemischer Umgebungen: Seine Schale besteht aus Aragonit, Das ist in einigen der frühesten fossilen Mollusken zu finden; es hat aber auch Panzerplatten an den Seiten seines Fußes, die mit den Eisensulfiden Pyrit und Greigit mineralisiert sind, die zuvor noch nie in einem Metazoen gefunden wurden, deren Inhaltsstoffe jedoch in großen Mengen von den Lüftungsschlitzen abgegeben werden.