Родился 22 августа 1921 в с.Мегра Белозерского р-на Вологодской обл. в семье сельских учителей. Писал стихи с детства (стихотворение "Тыква" отмечено в 1938 премией на Всесоюзном конкурсе стихотворений школьников, его целиком привел в газете «Правда» К.И.Чуковский), печатался в районной газете еще до Великой Отечественной войны. Воевал на Волховском и Ленинградском фронтах, в 1944 едва не погиб в горящем танке. В 1954 окончил Литературный институт им. А.М.Горького. Свое рождение как поэта сам Орлов обозначил датой «Это было 19 марта 1943 года» (название стихотворения, посвященного первому танковому бою, в котором поэту открылись страшный лик войны – и способность найти слова и ритмы, адекватные пережитому). Многочисленные сборники Орлова ("Третья скорость", 1946; "Поход продолжается", 1948; "Радуга в степи", 1952; "Городок", 1953; "Голос первой любви", 1958; "Память сердца", 1960; "Дни", 1966; "Верность", 1973, и др.), содержащие как новые, так и прежде публиковавшиеся стихотворения, тематически заключены чаще всего в рамки прошедшей войны, представляя собой поэтическую летопись фронтовой жизни. Лежащая в русле «военной» лирики целой плеяды отечественных поэтов-фронтовиков (Д.С.Самойлов, Б.А.Слуцкий, М.А.Дудин, С.В.Викулов, С.С.Наровчатов, К.Я.Ваншенкин, Ю.В.Друнина и др.), поэзия Орлова отмечена не столько философской глубиной, сколько эмоциональной впечатлительностью, задушевностью, эффектом достоверности подлинного, конкретизированного (нередко топографически) переживания.

Композиционная, ритмическая и лексическая простота художественного текста, нарочитая безыскусность поэтического письма, разговорно-доверительная интонация, психологическая открытость и душевная ясность определили появление в творчестве Орлова проникновенных стихотворений, получивших широкое и долговременное признание ("Его зарыли в шар земной...", 1944).

Владевшая поэтом с детских лет идея космоса обрела в его лирике характер оптимистического мировидения, ощущение не одиночества и потерянности, но «включенности» в некое вечное целое. В поэтическом цикле "Слово о Циолковском" (1962) и стихах о советских покорителях просторов Вселенной этот своеобразный космизм заставляет Орлова постоянно чувствовать свое интимное родство, даже идентичность с другими людьми (прежде всего в аспектах «человек и история» и «человек-труженик»), а чаще всего – с соотечественниками своего поколения ("Это было все-таки со мной...", "Ровесникам", "Мой лейтенант" и др.). При этом постоянные образы-символы земного шара, звезд, небес, Млечного пути сообщают поэзии Орлова высокий «глобалистически»-романтический настрой, сближая ее, при всей безусловной разнице художественного уровня, с поэзией В.В.Маяковского, В.Я.Брюсова, П.Д.Когана,Л.Н.Мартынова.

Военными воспоминаниями пронизана пейзажная лирика Орлова, посвященная природе родного Белозерья, стихи о любви («Протравлен солью, пылью пропылен, / На сапогах земли пудовой комья, / И звездной жаждой к миру опален, / Не тосковал годами ни о ком я...» – "Одна любовь"), и дружеские послания (в т.ч. "Где вязы кронами сплелись...", посвященное Друниной).

Автор поэм "Командир танка" (1945, опубл. 1978), "Светлана" (1949), "Песня Ленинграду" (1957), "Одна любовь" (1962), "На острие стрелы багряной" (опубл. 1980), книги о творчестве "Свидетели живые" (1971) и сборника статей "Наедине с тобою" (1978).

Умер Орлов в Москве 7 октября 1977.