Orogeneza, to ruchy górotwórcze, krótkotrwałe (w skali geologicznej), epizodyczne ruchy skorupy ziemskiej, zachodzące na znacznych obszarach, prowadzące do powstania orogenu poprzez fałdowanie wcześniej nagromadzonych osadów, powstanie nasunięć i płaszczowin, co znacznie zmniejsza szerokość strefy objętej deformacjami; procesom tym zwykle towarzyszą zjawiska magmatyzmu i metamorfizmu.
Orogeneza kaledońska rozpoczęła się w górnym kambrze, a z kolei największe jej nasilenie przypada na koniec syluru. Trwała około 100 mln lat - od 5-setmilionowego do 4-stumilionowego roku p.n.e.
Pozostałością po działalności ruchów górotwórczych w orogenezie kaledońskiej są kaledonidy. Strefy występowania kaledonidów na kuli ziemskiej wiążą się ściśle z dawnymi strefami likwidacji skorupy oceanicznej, znajdującymi się między blokami kontynentalnymi, lub są wynikiem subdukcji skorupy oceanicznej na granicy z blokami skorupy kontynentalnej. Procesy te zachodziły w ciągu całego starszego paleozoiku, lecz z różną prędkością. Okresom przyspieszonego tempa tych zjawisk odpowiadają poszczególne fazy orogenezy kaledońskiej.
Powstanie łańcuchów kaledońskich Europy i Ameryki Północnej oraz Spitsbergenu i Grenlandii związane jest z likwidacją oceanu Japetus . W wyniku stopniowego zwężania się oceanu i związanego z tym procesu subdukcji następowało fałdowanie zgromadzonych w nim osadów a w końcu ich wyciśnięcie i nasunięcie na kontynent europejski (Baltikę) z jednej strony i północnoamerykańsko-grenlandzki (Laurencję) - z drugiej. Towarzyszył temu silny magmatyzm i metamorfizm.
Procesy orogeniczne w południowo-wschodniej odnodze oceanu Japetus były znacznie słabsze: nastąpiło sfałdowanie osadów bez metamorfizmu, a magmatyzm był o wiele słabszy. 
Jedną z najważniejszych faz tektonicznych w czasie orogenezy kaledońskiej była faza takońska w środkowym ordowiku podnoszona w Ameryce do rangi orogenezy. Niektórzy naukowcy sądzą nawet, że przedłużenie struktur takońskich Ameryki Północnej znajduje się w Ameryce Południowej. Orogen takoński ciągnąłby się w takiej interpretacji od Spitsbergenu, przez Skandynawię i wschodnią Grenlandię, kontynuowałby się w obrębie Apallachów i sięgał po południowy skraj Ameryki Południowej.
Odbiciem orogenicznych ruchów kaledońskich były słabe deformacje fałdowe w niektórych częściach europejskiego segmentu Paleotydy, wskutek czego osady dewońskie leżą niezgodnie na starszym paleozoiku (np. w Reńskich Górach Łupkowych).
Orogeneza kaledońska spowodowała powstanie Euroameryki - dużego superkontynentu obejmującego Amerykę Północną z Grenlandią oraz wschodnią i północną Europą, na obszarze którego wznosiły się potężne łańcuchy górskie. Przylegały do nich rozległe niziny na które znoszony był materiał pochodzący z erozji łańcuchów górskich.
Główna faza orogenezy kaledońskiej w Polsce (faza ardeńska) zaznaczyła się w końcu syluru, lecz w różnych obszarach przebiegała w sposób zróżnicowany. Ruchy fałdowe i wypiętrzające (orogeniczne) nastąpiły na obszarze Pomorza, południowej części Gór Świętokrzyskich, w zachodniej części antyklinorium dolnego Sanu, w podłożu niecki miechowskiej, na Górnym Śląsku i we wschodniej części bloku sudeckiego. W południowej części obszaru świętokrzyskiego (blok kielecki) ruchom tym towarzyszył słaby magmatyzm - powstały wówczas sille diabazów . W regionie łysogórsko-radomskim ruchy tektoniczne spowodowały tylko spłycenie zbiornika morskiego. Na platformie wschodnioeuropejskiej z końcem syluru nastąpiły ruchy wypiętrzające; na Lubelszczyźnie spowodowały one spłycenie zbiornika morskiego, na pozostałym zaś obszarze - regresję. Na obszarze zachodniej i środkowej części bloku sudeckiego brak jest oznak działalności ruchów kaledońskich, a w Górach Kaczawskich przejście syluru w dewon następuje w obrębie osadów oceanicznych. Ruchy młodo kaledońskie spowodowały, iż znaczna część obszaru Polski stała się lądem, a sedymentacja morska została ograniczona tylko do niektórych rejonów.
Podobny mechanizm powstawania łańcuchów kaledońskich miał miejsce na obszarze dzisiejszej środkowej Azji, gdzie struktury kaledońskie występują w Tien-Szanie, Sanajach i w Ałtaju . Struktury te powstały w wyniku likwidacji oceanicznych zbiorników rozciągających się między kontynentami: syberyjskim, mongolskim, dżungarskim.
Odmienne procesy zachodziły w obrębie dzisiejszej wschodniej Australii. Na obszarze tym już od prekambru górnego znajdowała się strefa kontaktu płyty Paleopacyfiku, o skorupie oceanicznej z wielką kontynentalną płytą Gondwany. W strefie tej spiętrzało się pasmo fałdowe (podobnie do dzisiejszych Andów powstałych na styku oceanicznej płyty Pacyfiku i kontynentalnej płyty Ameryki Południowej), a w czasie starszego paleozoiku następowała migracja strefy subdukcji ku wschodowi. Wskutek tego w kierunku wschodnim wiek struktur fałdowych staje się coraz młodszy, co charakterystyczne jest również i dla młodszego paleozoiku.
Pasma górskie utworzone w orogenezie kaledońskiej zostały później w większości zrównane przez wietrzenie i erozję oraz przykryte osadami młodszymi. Częściowo zostały wbudowane w orogen waryscyjski (np. w Apallachach, Wielkich Górach Wododziałowych), a swoją dzisiejszą budowę zawdzięczają trzeciorzędowym ruchom wypiętrzającym (np. Alpy Australijskie). Tak więc skutki orogenezy kaledońskiej dostrzeżemy tylko w niewielkim stopniu w ukształtowaniu terenu, ale miała ona ogromny wpływ na budowę geologiczną wielu wyżej wymienionych obszarów na kuli ziemskiej.
1 Spitsbergen - największa wyspa norweska w Arktyce, w archipelagu Svalbard , powierzchnia 39,4 tys. km2, ok. 3 tys. mieszkańców górzysta (wysokość do 1717 m), lodowce; stała polska stacja naukowa - Hornsund
2 Japetus - ocean który rozdzielał we wczesnym paleozoiku kontynenty Laurencji i Fennosarmacji, uległ zanikowi w sylurze (w czasie orogenezy kaledońskiej) w wyniku kolizji tych kontynentów
3 Antyklinorium - rozległy zespół fałdów wypiętrzony względem otoczenia
4 Diabaz - skała żyłowa złożona głównie z krzemianów i glinokrzemianów, kolor: ciemnoszary, ciemnozielony; materiał budowlany i drogowy, w Polsce występuje na Dolnym Śląsku i w okolicach Krakowa
5 Tien-Szan, Sajany, Ałtaj - góry w środkowej, wschodniej Azji (Rosja, Kirgistan, Kazachstan, Chiny) o łącznej długości kilku tysięcy kilometrów; Europejskie utwory powstałe w orogenezie kaledońskiej: Góry Kaledońskie, Góry Pennińskie, Góry Grampian, Góry Skandynawskie