正交矩陣一定可逆。根據可逆矩陣的定義：矩陣A為n階方陣，若存在n階矩陣B，使得矩陣A、B的乘積為單位陣，則稱A為可逆陣，B為A的逆矩陣。而根據正交矩陣的定義：如果AAT=E（E為單位矩陣，AT表示“矩陣A的轉置矩陣”）或ATA=E，則n階實矩陣A稱為正交矩陣 。

正交矩陣的相關性質

1、方陣A正交的充要條件是A的行（列）向量組是單位正交向量組；

2、方陣A正交的充要條件是A的n個行（列）向量是n維向量空間的一組標準正交基；

3、A是正交矩陣的充要條件是：A的行向量組兩兩正交且都是單位向量；

4、A的列向量組也是正交單位向量組。

5、正交方陣是歐氏空間中標準正交基到標準正交基的過渡矩陣 。

正交矩陣的定義

如果AAT=E(E為單位矩陣，AT表示“矩陣A的轉置矩陣”)或ATA=E，則n階實矩陣A稱為正交矩陣。正交矩陣是實數特殊化的酉矩陣，因此總是屬于正規矩陣。盡管我們在這里只考慮實數矩陣，但這個定義可用于其元素來自任何域的矩陣。正交矩陣畢竟是從內積自然引出的，所以對于復數的矩陣這導致了歸一要求。正交矩陣不一定是實矩陣。實正交矩陣(即該正交矩陣中所有元都是實數)可以看做是一種特殊的酉矩陣，但也存在一種復正交矩陣，這種復正交矩陣不是酉矩陣。