Gedurende het grootste deel van het Ordovicium bleef het leven bloeien, maar tegen het einde van deze periode werden planktonische vormen zoals conodontten, graptolieten en sommige groepen trilobieten ernstig getroffen door het End-Ordovician Extinction Event. Ook brachiopoden, bryozoën en stekelhuidigen werden zwaar getroffen en de kegelvormige nautiloïden stierven volledig uit, met uitzondering van zeldzame Silurische vormen.
De uitsterving kan zijn veroorzaakt door een ijstijd aan het eind van het Ordovicium: het eind van het Ordovicium was een van de koudste perioden in de laatste 600 miljoen jaar van de geschiedenis van de aarde.
Fauna
Over het geheel genomen heeft de fauna die in het Ordovicium ontstond, de toon gezet voor de rest van het Paleozoïcum. De fauna werd gedomineerd door suspensie-eters, hoofdzakelijk met korte voedselketens. Het ecologisch systeem bereikte een nieuw niveau van complexiteit, veel hoger dan dat van de fauna van het Cambrium.
Hoewel minder bekend dan de explosie in het Cambrium, werd het Ordovicium gekenmerkt door een adaptieve radiatie, die niet minder opmerkelijk was. Het aantal mariene geslachten verviervoudigde, wat resulteerde in 12% van alle bekende mariene fauna van het Phanerozoïcum. Een andere verandering in de fauna was de sterke toename van filtervoedende organismen. De gelede brachiopoden, de koppotigen en de crinoïden namen de overhand. Vooral de gelede brachiopoden hebben de trilobieten in de gemeenschappen op het continent grotendeels vervangen. Dit illustreert de sterk toegenomen biodiversiteit van carbonaatschelp afscheidende organismen in het Ordovicium vergeleken met het Cambrium. Hoewel solitaire koralen dateren van ten minste het Cambrium, verschenen de rifvormende koralen in het vroege Ordovicium.
Weekdieren, die verschenen tijdens het Cambrium of zelfs het Ediacaran, werden algemeen en gevarieerd, vooral tweekleppigen, buikpotigen, en nautiloïde koppotigen. In de oceanen gedijden nu uitgestorven zeedieren, graptolieten genaamd. Sommige nieuwe cystoïden en crinoïden verschenen.
Lange tijd werd gedacht dat de eerste echte gewervelde dieren (vissen - Ostracodermen) in het Ordovicium verschenen, maar uit recente ontdekkingen in China blijkt dat zij waarschijnlijk in het Onder-Cambrium zijn ontstaan. De allereerste Gnathostomata (vissen met kaken) verschenen in het Boven-Ordovicium.
Tijdens het Midden-Ordovicium was er een grote toename van bio-eroderende (schelp- en rotsborende) organismen. Dit staat bekend als de Ordovicische bio-erosie revolutie. Deze wordt gekenmerkt door een plotselinge overvloed aan sporenfossielen van hard substraat.
In het Onder-Ordovicium kregen de trilobieten gezelschap van vele nieuwe brachiopoden, bryozoën, planktonische graptolieten en conodontten, en vele soorten weekdieren en stekelhuidigen, waaronder de ophiuroiden ("broze sterren") en de eerste zeesterren. Niettemin bleven de trilobieten overvloedig aanwezig, waarbij alle orden van het late Cambrium bleven bestaan en werden vergezeld door de nieuwe groep Phacopida. De eerste bewijzen van landplanten verschenen ook.
Trilobieten in het Ordovicium waren heel anders dan hun voorgangers in het Cambrium. Veel trilobieten ontwikkelden bizarre stekels en knobbels ter verdediging tegen roofdieren zoals primitieve haaien en nautiloïden. Andere trilobieten ontwikkelden zich tot zwemmende vormen. Sommige trilobieten ontwikkelden zelfs schepvormige snuiten om door modderige zeebodems te ploegen. Sommige trilobieten, zoals Asaphus kowalewski, ontwikkelden lange oogstengels om te helpen bij het opsporen van roofdieren, terwijl de ogen van andere trilobieten daarentegen volledig verdwenen.
· 
Trypanietenboringen in een Ordovicische harde ondergrond, zuidoost Indiana.
· 
Petroxestes-boringen in een Ordovicische harde ondergrond, zuidelijk Ohio.
· 
· 
· 
Platystrophia ponderosa, Maysvillian (Boven Ordovicium) bij Madison, Indiana. Schaalstreep is 5,0 mm.
· 
Een Ordovicische strophomenide brachiopode met korstelende inarticulate brachiopoden en een bryozo.
· 
Zygospira modesta, spiriferide brachiopoden, bewaard in hun oorspronkelijke positie op een trepostome bryozo; Indiana.
· 
Graptolieten (Amplexograptus) uit het Ordovicium bij Caney Springs, Tennessee.
Recente ontdekking van Burgess Shale types
De beroemde Burgess Shale fauna verdwijnt in het Midden-Cambrium. Het is nu bekend dat zij niet is uitgestorven, maar heeft overleefd en gedijd waar de omstandigheden goed waren. Een onlangs ontdekte lagerstätte (een afzetting van uitzonderlijk bewaarde fossielen) is gevonden in de Fezouata Formatie in Marokko. De vindplaats bevat opmerkelijke fossielen van dieren met zachte lichamen die afkomstig zijn van een modderige oceaanbodem. De fauna omvat ook enkele hardnekkige dieren zoals degenkrabben. Waarschijnlijk werden roofdieren en aaseters door de lage zuurstofconcentraties tot een minimum beperkt.
