正交矩阵一定可逆。根据可逆矩阵的定义，如果存在一个n阶方阵B，使得矩阵A与B的乘积等于单位矩阵，则矩阵A是可逆的，B是A的逆矩阵。
正交矩阵和可逆矩阵的关系
正交矩阵一定是可逆的，但可逆矩阵不一定是正交矩阵。正交矩阵的定义是基于矩阵的转置和逆，如果矩阵A满足(A^TA = I)（I是单位矩阵），则称A为正交矩阵。
根据这个定义，正交矩阵的列（或行）向量是相互正交的单位向量，因此它的转置矩阵等于其逆矩阵，这使得正交矩阵一定是可逆的。而可逆矩阵是指存在另一个矩阵B，使得A和B的乘积结果为单位矩阵，但可逆矩阵不必须满足正交矩阵的特定条件（即列向量或行向量的正交性）。
正交矩阵的定理
在矩阵论中，实数正交矩阵是方块矩阵Q，它的转置矩阵是它的逆矩阵，如果正交矩阵的行列式为+1，则称之为特殊正交矩阵。
方阵A正交的充要条件是A的行(列)向量组是单位正交向量组;
方阵A正交的充要条件是A的n个行(列)向量是n维向量空间的一组标准正交基;
A是正交矩阵的充要条件是：A的行向量组两两正交且都是单位向量;
A的列向量组也是正交单位向量组。
正交方阵是欧氏空间中标准正交基到标准正交基的过渡矩阵。