В венде, или эдиакарии (635–545 млн. лет назад), последнем периоде протерозоя, Восточно-Европейская платформа стала отделяться от Родинии и немного сдвинулась на север, но все еще располагалась близко к Южному полюсу. На востоке она соседствовала с Сибирским континентом (известным теперь как Восточная Сибирь), а на западе – с Лаврентией (континентом, на основе которого позднее сформировалась современная Северная Америка). В тот период фундамент платформы стабилизировался и к концу его стал медленно прогибаться в центральной части: образовалась Московская синеклиза. Ее заполняли глины, пески, вулканические пеплы и галечники. Начался первый этап формирования платформенного чехла. В начале вендского периода сильно похолодало, наступило самое крупное оледенение за всю историю планеты. А в середине венда территорию будущего Подмосковья затопило море, пришедшее с севера. Его населяли небольшие червеобразные организмы (от них в ископаемом состоянии сохранились лишь следы ползания) и сабелли-титиды – очень мелкие загадочные животные с трубчатым органическим скелетом. Мощность вендских отложений здесь достигает 500 м, однако они погребены на больших глубинах под более молодыми слоями осадочного чехла, поэтому их можно обнаружить только при бурении.
В кембрии (545–495 млн. лет назад) Родиния окончательно раскололась, а Восточно-Европейская платформа переместилась с Южного полюса к средним широтам Южного полушария. Она стала отдельным материком, окружённым с запада океаном Япетуе, а с востока –раскрывающимся океаном Палеотетис. Севернее и южнее находились крупные проливы, соединяющие эти два древних водных бассейна. Северную часть Подмосковья в это время заливало мелководное море. Оно было достаточно холодным, поэтому жизнь в нём не отличалась большим разнообразием. Из скелетных организмов на дне его обитали небольшие трилобиты (древние морские членистоногие), оболюсы (брахиоподы, близкие родственники современных лингул, имеющих червеобразное тело, защищённое двустворчатой фосфатной раковиной, и ведущих зарывающийся образ жизни) и многочисленные организмы неясного происхождения (возможно, фораминиферы – одноклеточные организмы, родственники амёбы), жившие в трубчатых раковинках диаметром всего 1–2 мм. Отложения кембрия в подмосковном регионе отсутствуют (их размыло в более поздние времена, когда на месте моря образовалась суша), хотя, к примеру, на юге Ярославской области их толщина достигает 100 м.