古地理方面，在我国，奥陶纪海侵范围与寒武纪大致相似，不过出现了岩相和生物群的分异现象。动物群因岩相而异，广阔的浅海相黑色页岩中以笔石群为代表，滨海相碎屑岩（砂岩）以软体动物贝壳相的混合动物群为代表，静海灰岩相以头足类动物群为代表。沉积岩相随地区和时间而变化，如华北区开平盆地为灰岩相，以头足类为代表，扬子区云贵一带，下奥陶统下部为碎屑贝壳相，以软体动物为代表，中奥陶统为浅海笔石相，如甘肃平凉和新疆笔石相。华北奥陶系含竹叶状灰岩，为浅海相标志。奥陶纪中期海侵范围最广，晚期在华北及东北南部发生了普遍的海退现象。早期和中期华北及东北南部，地形低平，浅海广布，岩相稳定，奥陶系以灰岩及白云岩沉积为主，并含火山岩系。动物群除早期有笔石外，以鹦鹉螺类最重要，如满洲角石（Manchuroceras）、朝鲜角石（Coreanoceras）、阿门角石（Armeno-ceras）。华南区地形比较复杂，岩相分异明显，出现了笔石页岩相和壳灰岩相。鹦鹉螺类则以震旦角石（Sino-ceras）为其特征。西北区岩相变异更为显著，以火山岩系发育，大部分岩层变质、厚度巨大为其特征。动物群在祁连山和天山以东南型为主，混生少数北方型。在鄂尔多斯台缘及天山以北则以北方型为主。东北北部，仅大小兴安岭出露奥陶系，以碎屑沉积为主，夹有火山岩系，厚度巨大，岩层变质，动物群为东南型。西藏珠穆朗玛峰地区奥陶系以灰岩为主，早期动物群为北方型，中期为南方型。沉积矿产有华北亮甲山组及马家沟组的石灰岩，山西马家沟组上部的石膏，西北华北及华南奥陶系中的铁矿，贵州及河北奥陶系中发现油苗等。
奥陶纪一般分为3个世——早奥陶世、中奥陶世和晚奥陶世。相应地，奥陶系地层划分为下奥陶统、中奥陶统和上奥陶统。
国际划分
由于各国奥陶系的分统界线多不一致，国际上近来趋向是不分统只分阶，或把阶改为统一级。例如英国的奥陶系共分15个笔石带，曾分属6个阶或统，自下而上为：特里马道克、阿雷尼格、兰维恩、兰代洛、卡拉多克、阿什极尔阶或统。美国过去把奥陶系分为三个统，自下而上为：加拿大统、占勃兰统和辛辛那提统。2000年，国际地质科学联合会国际地层委员会将奥陶系三分：含已确定的底部特里马道克阶的下统，含已确定的上部达瑞威尔阶的中统和上统（其余层位尚未正式建阶）。
各国划分
英国的奥陶系分为6个统，由下至上依次为：①特里马道克统（Tremadoc Series）、②阿雷尼格统（Arenig Series）、③兰维恩统（Llanvirn Series）、④兰代洛统（Llandeilo Series）、⑤卡拉多克统（Caradoc Series）和⑥阿什极尔统（Ashgill Series）。