奥陶纪（英语：Ordovician，发音： /ɔːrdəˈvɪʃən/，符号O）是地质时代中显生宙古生代的第二个纪，约开始于4.85亿年前，结束于4.43亿年前。
1879年，地质学家查尔斯·拉普沃思（英语：Charles Lapworth）将莫企逊广义的志留纪下层定义并命名为奥陶纪。“奥陶”（Ordovices）之名来自英国威尔士一古代凯尔特人部落奥陶维斯人（英语：Ordovices）。
“奥陶纪”之译名最早见于由章鸿钊和翁文灏(1916) 编写的《地质研究所师弟修业纪》，后被地质工作者广泛使用，包括日本学者小林贞一（日语：小林貞一）(1929)、山成不二(1925)等。
直到1960年，奥陶纪的定义才正式获得国际地质科学联合会认可。
奥陶纪由于浅海广布、气候适合，浮游生物的种类和数量都出现了爆发式的增长，因此海生无脊椎动物进一步繁盛，分异更为显著，占绝对优势。浅海滋生着底栖的三叶虫、腕足类、腹足类、介形类、海百合、海林檎、苔藓虫、珊瑚、海绵类、喙壳类、角石类、牙形石、几丁石、层孔虫等。深水、滞流静水海域不适合底栖生物生存，海面漂浮着笔石类、有薄壳的纤小动物，如叶虾类，这些可以顺洋流漂浮，成为广布的化石。
笔石最早出现于寒武纪中期，在奥陶纪大量繁盛，主要营漂浮方式，分布广，演化快、容易保存，是奥陶纪重要的分层化石。早奥陶世早期以树形笔石为主，中期正笔石类中的无轴亚目大量繁盛，晚期有轴亚目的雕笔石出现；中、晚奥陶世是正笔石类的鼎盛时期。
三叶虫和腕足类都很繁盛。奥陶纪主要的三叶虫有栉虫目、镰虫目、褶颊虫目、镜眼虫目、球接子目等，腕足类中有绞纲的正形贝类、扭月贝类占重要地位。
钙藻也在奥陶纪时期开始出现，和珊瑚礁互利共生。
几丁石最早出现于奥陶纪早期，灭绝于泥盆纪末期，化石形状通常是一个微型的瓶子。
角石类最早出现于寒武纪晚期，奥陶纪属种繁多，体形较大，通常长达1米，位于当时食物链的上层。
五十桨翼鲎属（英语：Pentecopterus）：是已知生存年代最早的板足鲎类，体长可达2米；凶猛可怖的底栖顶级掠食者。
生活在奥陶纪晚期的美丽普罗米桑牙形石（英语：Promissum pulchrum），体长可达40厘米。
甲胄鱼类也在这时期开始出现。
绿藻在寒武纪晚期和奥陶纪很常见。陆生植物可能是从绿藻进化而来的，最初以微小的非维管植物形式出现。在最上层的奥陶系沉积物中发现了来自陆生植物的孢子化石。
最早的陆地真菌可能属于球囊霉目（Glomerales），通过菌根共生可使植物在陆地上的扩张中起着重要作用，使植物细胞可利用矿物质养分。在威斯康星州发现了这种真菌的菌丝和孢子化石，其地层年代大约为4.6亿年前，当时的陆生植物群只有非维管植物。
奥陶纪时期的大陆由主要的冈瓦纳大陆和其他三个较小的大陆：劳伦大陆、波罗的大陆、西伯利亚大陆以及一系列小型孤立陆块构成。小型孤立陆块在寒武纪时期是冈瓦纳大陆的一部分。波罗的大陆和冈瓦纳大陆被托恩基斯特海（英语：Tornquist Sea）之间略微分开。劳伦大陆正在向北漂至赤道。巨神海将冈瓦纳大陆和波罗的大陆隔开。西伯利亚大陆已经漂移至赤道以北区域。
奥陶纪的海侵是在寒武纪海域延续下来的。扬子陆块、华北陆块西部边缘地带，在中、晚寒武世、早奥陶世略有上升，奥陶纪早期地层缺失，较新的奥陶纪地层与寒武纪呈假整合接触。在华北陆块的中、东部和扬子陆块，奥陶纪、寒武纪地层皆呈整合接触。中奥陶世之后华北陆块上升为陆地，除西部边缘地区外，晚奥陶世没有沉积。
阿瓦隆尼亚从冈瓦纳大陆的北部边缘脱落，并向北漂移。瑞亚克洋在阿瓦隆尼亚和冈瓦纳大陆之间开裂形成。晚奥陶世时期，阿瓦隆尼亚与波罗的大陆碰撞，巨神海因为阿瓦隆尼亚与波罗的大陆的合并而缩小。而组成欧洲的另一部分（Armorica Terran Group）仍位于冈瓦纳大陆北部边缘。
哈萨克地块于奥陶纪时期形成，孤立于当时其他大陆之外，其地块在石炭纪时期才和西伯利亚大陆碰撞。
奥陶纪时期每年撞击地球的陨石数量是现在的约100倍。
加里东造山运动在地台区表现为频繁的震荡运动，地槽区有较多的火山喷发岩、中基性和中酸性火山岩，如北方地槽区。
奥陶纪早、中期继承了寒武纪的气候，气候温暖、海侵广泛，海平面在特马豆克期达到了显生宙以来的最高水平；晚期冈瓦纳大陆发生大规模的大陆冰盖和冰海沉积，代表寒冷的极地气候。
按古地磁数据，奥陶纪南极最初从今天的阿尔及利亚南部（早奥陶世）的某个位置向北迁移到今天的阿尔及利亚地中海沿岸位置（中奥陶世），然后移至西非位置（晚奥陶世），这与非洲冰碛层的分布于南极圈内的解释是吻合的。冈瓦纳大陆东部仍处于赤道附近。北美、西伯利亚、中国华北有蒸发岩沉积，推测为干热气候环境，属低纬度地区。奥陶纪北极位于南太平洋，大陆地区基本位于南半球，从沉积物看，当时南半球的气候分带比较明显。由于晚奥陶大冰期的存在，导致海平面的全面下降。
