第一次生物大灭绝，也被称为奥陶纪大灭绝，发生在 距今4.49亿年前的奥陶纪末期。这场灭绝事件的主要原因是 伽马射线暴击中地球引发的全球变冷。
奥陶纪是古生代的第二个纪，始于约5.41亿年前，终于约4.43亿年前。在奥陶纪早期，地球生命经历了寒武纪大爆发之后的辐射演化，海洋生物多样性达到了前所未有的高度。腕足动物、头足类、三叶虫等无脊椎动物繁盛一时，珊瑚礁生态系统开始形成，为海洋生物提供了丰富的栖息地。
然而，在奥陶纪末期，地球气候和环境发生了剧烈变化，为灭绝事件埋下了伏笔。奥陶纪晚世，由于陆地在南极汇聚，造成了厚厚的积冰，进而引起大气环流变冷，整个地球的温度急剧下降，海平面降低，很多生物无法适应环境的变化而惨遭灭绝之灾。这次灭绝事件，最终导致大约85%的生物灭绝。
科学界普遍认为，此次生物大灭绝与冰川作用有关，但其持续时间、过程和具体发生机制等，一直没有定论。一个存在争议但备受关注的理论认为，这次生物大灭绝的灾难源头来自于6000光年之外超新星爆发所引发的伽马射线暴。伽马射线暴是目前人类已知最恐怖的能量之一。大约在4.5亿年前，6000光年外超新星爆发所释放的伽马射线暴以光速抵达地球，破坏了空气分子，把大气层炸得四分五裂，臭氧层遭到了严重的破坏。太阳的强紫外线直接辐射到了地球，导致了海洋表层的浮游生物和植物最先受到影响，强烈的紫外线使得大量的浮游生物和植物死亡，这对以其为生的生物来说，无异于是毁灭性的灾难。食物链的基础被瓦解，三个月后，食物链底端的生物最先死亡，饥荒开始蔓延。八个月后，被击碎的大气分子在地球上空盘旋，原子重新排列为二氧化氮，形成了可怕的毒气。厚厚的毒气层遮挡了近一半的阳光，地球的温度骤降，这使得地球在近几百万年中第一次出现了巨大的温差，让海洋形成了巨大的洋流。而洋流使得气候变得更加恶劣，所有的生物都处在水深火热之中。五百年后，三分之一的动物灭绝，曾经繁荣的浅海成为了众多生物的坟墓，仅存的生物在死亡的边缘挣扎。
这次生物大灭绝重创了海洋生态系统，导致当时大约85%的海洋生物物种灭绝。