Любовь Орлова родилась 29 января (11 февраля) 1902 года в подмосковном Звенигороде (ныне Московская область) в дворянской семье. Её отец, Пётр Фёдорович Орлов, служил в военном ведомстве. Мать, Евгения Николаевна Сухотина, происходила из старинного дворянского рода.
Родители хотели, чтобы дочь стала
профессиональной пианисткой, и, когда ей исполнилось семь лет, отдали её в музыкальную школу. В 1919—1922 годах Любовь Орлова училась в Московской консерватории по классу фортепиано. Из-за трудного материального положения учёба в консерватории не была окончена.
- 1922—1925 — учёба на хореографическом отделении Московского театрального техникума имени А. В. Луначарского (ныне ГИТИС), параллельно -
- 1922—1925 гг. — уроки актёрского мастерства у педагога Е. С. Телешовой, режиссёра Художественного театра.
- 1920—1926 гг. — работа преподавателем музыки и тапёром (музыкальное сопровождение немых кинофильмов) в кинотеатрах Москвы:
- в кинотеатре «Унион» (позднее — кинотеатр Повторного фильма)
- в кинотеатре «Арс»
- в кинотеатре «Великий Немой»
- в кинотеатре «Орфеум»
- концертные выступления перед киносеансами в кинотеатре «Арс».
- 1926—1933 гг. — хористка, затем актриса Музыкального театра (первоначально — Музыкальной студии при МХАТе) под руководством В. И. Немировича-Данченко.
После окончания Московского театрального техникума в 1926 году, она была принята хористкой в Музыкальную студию при МХАТе имени В. И. Немировича-Данченко (ныне Московский академический музыкальный театр имени К. С. Станиславского и Вл. И. Немировича-Данченко).
Будучи артисткой хора и кордебалета, Орлова была занята в основном в эпизодических ролях. Однако даже в этих ролях музыкальный и драматический талант её многим бросался в глаза. В 1932 году роль Периколы в одноимённой оперетте Жака Оффенбахавывела Орлову из состава хора и сделала солисткой.
1926—1930 годы — брак с Андреем Берзиным (1893—1947/8 гг.), заместителем Наркома земледелия.
1932—1933 годы — гражданский брак с Францем, австрийским импресарио.
В 1933 году состоялась встреча с Григорием Васильевичем Александровым, которая сыграла решающую роль в её дальнейшей судьбе (была его женой, снималась в его фильмах).
В один из весенних дней 1933 года художник Пётр Вильямс посоветовал Александрову сходить в музыкальный театр при МХАТе, где в спектакле «Перикола» блистала 31-летняя Любовь Орлова. Режиссёр последовал этому совету, пришёл на спектакль и сразу же был пленён не только талантом актрисы, но и её внешностью. В тот же день они познакомились. Сомнений в том, кто будет играть роль Анюты в его новом фильме, у Александрова после этого не осталось.
Становление и стремительный подъём советского кинематографа в 1930-х годах немыслим без участия Л. П. Орловой. Во многом благодаря высокому артистическому мастерству, чрезвычайно выигрышной внешности Орловой, кинематограф стал популярнейшим видом искусства вСССР, уже в 1930-е годы серьёзно потеснившим театр по количеству зрителей и кассовым сборам. Типаж Орловой — человек нового времени, энергичный, оптимистический, обаятельный, весело и настойчиво шагающий в светлое настоящее и будущее.
В то же время, как отмечал известный театровед и критик Виталий Вульф, «…Александров слепил её именно по образцу Марлен Дитрих. Скажем, в „Веселых ребятах“ у неё был знаменитый цилиндр — и только в конце 60-х годов стало ясно, что это тот самый цилиндр, в каком выступала Марлен Дитрих в „Голубом ангеле“. В „Цирке“ Орлова снимает свой чёрный парик и остается блондинкой — у неё половина головы чёрная, а половина платиновая, — это тоже кадр из фильма Марлен. Но советский зритель не знал, кто такая Марлен Дитрих. Очень узкий круг людей, в том числе людей искусства, видели западные фильмы, когда их для избранных показывали в Управлении кинематографии в Гнездниковском переулке. Страна этого не знала. Страна любила Орлову (…) Никому из западных звезд она не завидовала. Неприязнь у неё вызывала только Марлен Дитрих. У Дитрих была какая-то недоступная Орловой форма женского мироощущения, дерзкое свободомыслие. Она — немка, эмигрировавшая в Америку, жившая в Париже, — открыто презирала Гитлера и Геринга и во всеуслышание об этом говорила. А Орлова на себе испытала, что такое быть женой врага народа, но молчала. Марлен Дитрих — ослепительная, раскованная, меняющая любовников, владевшая европейскими языками (а Орлова лишь чуть-чуть говорила по-французски), — раздражала Орлову. Они встречались в Америке и фотографировались вместе, но Орлова не любила говорить о Дитрих.»
Актриса профессионально пела (лирико-колоратурное сопрано), играла на фортепиано, танцевала, исполняла акробатические трюки. Роли Орловой в фильмах «Веселые ребята», «Цирк», «Волга-Волга», «Весна» до сих пор пользуются всенародной любовью.
Орлова тщательно заботилась о своей внешности, следила за модой, использовала все доступные медицинские средства продления молодости кожи и тела. Орлова на протяжении многих лет была примадонной советского киноэкрана, выгодно отличаясь от конкурирующих с ней киноактрис первого плана — М. А. Ладыниной, Л. Н. Смирновой — изысканной аристократической внешностью и ухоженностью.
В 1934—1945 гг. — работала актрисой на киностудии «Мосфильм». В 1945—1949 гг. — актриса Государственной студии киноактера, параллельно певица «Гастрольбюро». В 1949—1955 гг. — актриса Театра-студии киноактера (ныне Государственный театр киноактёра). С 1955 года — актриса Академического театра имени Моссовета. Член Союза кинематографистов СССР.
Умерла от рака поджелудочной железы в 1975 году. Похоронена на Новодевичьем кладбище. На доме, где в 1966—1975 гг. жила Любовь Орлова (Большая Бронная улица, д.29), установлена мемориальная доска.
