Sur le plan géographique, les continents étaient disposés différemment, avec Gondwana occupant une grande partie de l'hémisphère sud, tandis que Laurentia, Baltica et Sibéria formaient d'autres masses terrestres plus petites. Cette configuration favorisa l'existence de nombreuses mers épicontinentales, idéales pour le développement de récifs et la sédimentation calcaire.

Le climat ordovicien débute en étant chaud, mais évolue vers un refroidissement global marqué par une glaciation importante à la fin de la période, principalement sur le supercontinent Gondwana. Cette glaciation provoqua une baisse significative du niveau marin, entraînant une crise biologique majeure. L'extinction de l'Ordovicien supérieur, qui élimina environ 85 % des espèces marines, est considérée comme l'une des cinq plus grandes extinctions de masse de l'histoire de la Terre.

Sur le plan tectonique, des collisions entre plaques entraînent l'orogenèse taconienne, qui affecte notamment la Laurentia. Cette activité géologique est accompagnée de dépôts de flyschs et de turbidites.

Les sédiments ordoviciens, riches en fossiles, se trouvent aujourd'hui dans de nombreuses régions, permettant aux géologues de reconstituer avec précision les conditions environnementales de cette époque. Ils témoignent de la transition progressive des écosystèmes marins vers une complexité croissante et préfigurent les évolutions du Silurien.

Subdivisions de l'Ordovicien.
L'Ordovicien est subdivisé en trois grandes séries chronostratigraphiques : l'Ordovicien inférieur, moyen et supérieur, chacune comprenant plusieurs étages, définis par des repères biostratigraphiques précis et des événements géologiques marquants. Ces subdivisions permettent de suivre avec précision l'évolution des environnements et des organismes au cours de cette période, qui demeure l'une des plus étudiées pour comprendre les interactions entre climat, tectonique et biodiversité à l'échelle planétaire.

Ordovicien inférieur.
L'Ordovicien inférieur, qui s'étend de 488 à 471 millions d'années, comprend les étages Tremadocien et Floien. Cette période est caractérisée par la continuation de la diversification cambrienne et la dominance des trilobites et des brachiopodes. Les mers sont chaudes, largement peu profondes, et la vie marine commence à se complexifier avec l'apparition de nouveaux groupes de plancton et de céphalopodes nautiloïdes. 

Ordovicien moyen.
L'Ordovicien moyen, de 471 à 460 millions d'années, comprend les étages Dapingien et Darriwilien. Il marque un essor spectaculaire de la biodiversité dans les océans, considéré comme l'apogée de la radiation ordovicienne. Les récifs coralliens primitifs deviennent plus importants, tandis que les échinodermes et bryozoaires se multiplient. Durant cette période, des changements tectoniques importants se produisent, avec le début de l'orogenèse taconienne en Amérique du Nord. 

Ordovicien supérieur.
L'Ordovicien supérieur, s'étendant de 460 à 444 millions d'années, comprend les étages Sandbien, Katien et Hirnantien. Il se caractérise par des variations climatiques marquées. D'abord chaud, le climat évolue vers une glaciation globale majeure au cours de l'Hirnantien, entraînant une régression marine et l'extinction massive de la fin de l'Ordovicien. Cette crise biologique a fortement remodelé les écosystèmes marins, éliminant de nombreuses familles de trilobites, de brachiopodes et d'autres organismes benthiques, tout en laissant place aux survivants qui donneront naissance à la faune du Silurien.