Kỷ Ordovic đến hồi kết thúc bằng một loạt các sự kiện tuyệt chủng, mà cùng với nhau chúng hợp thành sự kiện tuyệt chủng lớn thứ hai trong số 5 sự kiện tuyệt chủng chính trong Lịch sử Trái Đất theo tỷ lệ phần trăm các chi bị tuyệt chủng. Sự kiện tuyệt chủng lớn hơn cả là Sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi-kỷ Trias.

Các sự kiện tuyệt chủng đã diễn ra vào khoảng 444-447 triệu năm trước và chúng đánh dấu ranh giới giữa kỷ Ordovic với kỷ tiếp theo là kỷ Silur. Vào thời gian đó tất cả các sinh vật đa bào phức tạp đều sinh sống trong lòng đại dương và khoảng 49% các chi động vật đã biến mất hoàn toàn; các ngành tay cuộn và động vật hình rêu đã bị suy giảm đi nhiều, cùng với nhiều loài bọ ba thùy, các loài "cá" (nhiều) răng nón (lớp Conodonta) và nhóm Graptolita.

Giả định được chấp nhận rộng rãi nhất là các sự kiện này đã do sự bắt đầu của một thời kỳ băng hà gây ra, trong tầng động vật Hirnantian, để kết thúc các điều kiện nhà kính ổn định và kéo dài của kỷ Ordovic. Thời kỳ băng hà này có lẽ đã không kéo dài như người ta đã từng nghĩ; nghiên cứu các đồng vị ôxy trong các hóa thạch của động vật tay cuộn chỉ ra rằng nó có lẽ đã không kéo dài quá 0,5 đến 1,5 triệu năm (Stanley, 358). Sự kiện này diễn ra ngay sau khi có sự sụt giảm lượng điôxít cacbon trong khí quyển và nó có ảnh hưởng mang tính chọn lọc tới các biển nông là khu vực mà đa số các sinh vật sinh sống. Do siêu lục địa phía nam là Gondwana đã trôi dạt tới Nam cực nên các chỏm băng đã hình thành trên bề mặt nó, điều này đã được phát hiện trong các tầng đá thuộc thời kỳ Thượng Ordovic ở Bắc Phi và đông bắc Nam Mỹ, khi đó là cận kề nhau và có vị trí tại khu vực quanh cực nam vào thời gian này.

Băng hóa đã giam giữ nước khỏi các đại dương, còn giai đoạn giữa các kỷ băng hà lại giải phóng nó. Điều này làm cho mực nước biển xuống và lên lặp lại theo thời gian và mang tính chu kỳ. Các biển nông, rộng lớn và cận lục địa trong kỷ Ordovic đã bị rút xuống và nó loại trừ nhiều hốc sinh thái, sau đó nó lại trở lại và mang theo các quần thể sinh vật đã bị thu nhỏ sự đa dạng, sau đó lại rút xuống một lần nữa với nhịp mới của sự hóa băng cùng việc loại trừ sự đa dạng sinh học với mỗi thay đổi (Emiliani, 1992, trang 491). Các loài có môi trường sống bị hạn chế trong các vùng biển duy nhất trên thềm lục địa rộng lớn đã chịu ảnh hưởng nặng nhất (Stanley, 360). Các dạng sự sống vùng nhiệt đới đã chịu ảnh hưởng mạnh nhất trong đợt tuyệt chủng đầu tiên, trong khi các loài sống ở vùng nước lạnh lại bị ảnh hưởng nặng nhất trong đợt tuyệt chủng thứ hai (Stanley, 360).

Các loài sống sót là những loài có thể đương đầu với các điều kiện thay đổi và chúng nhanh chóng trám vào các hốc sinh thái bị bỏ ngỏ do các sự kiện tuyệt chủng gây ra.

Vào thời gian kết thúc của sự kiện tuyệt chủng thứ hai, sông băng tan chảy đã làm cho mực nước biển dâng lên và ổn định một lần nữa. Sự hồi phục của sự đa dạng sự sống với sự tái ngập lụt vĩnh cửu các thềm lục địa khi bắt đầu kỷ Silur đã làm gia tăng sự đa dạng sinh học trong các bộ, họ còn sống sót.