正交矩陣的轉置是正交矩陣,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(shù)特殊化的酉矩陣,因此總是屬于正規(guī)矩陣。
盡管在這里只考慮實數(shù)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(shù)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(shù))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。