Любовь Орлова родилась 29 января (11 февраля) 1902 года в подмосковном Звенигороде 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 рояля. Из-за трудного материального положения учёба в консерватории не была окончена.

В 1922—1925 годах — учёба на хореографическом отделении Московского театрального техникума.

    * 1922—1925 гг. — уроки актёрского мастерства у педагога Е. С. Телешовой, режиссёра Художественного театра.
    * 1920—1926 гг. — работа тапером в кинотеатрах Москвы (музыкальное сопровождение немых кинофильмов) в кинотеатре «Унион» (позднее — кинотеатр повторного фильма), кинотеатрах «Арс», «Великий Немой», «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. Немировича-Данченко.
Любовь Орлова в фильме Волга-Волга

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 одноименной оперетте Жака Оффенбаха вывела Орлову из состава хора и сделала солисткой.

1926—1930 гг. — брак с Андреем Берзиным (1893—1947/8 гг.), заместителем Наркома земледелия. В 1930 году А. Г. Берзин арестован по делу Трудовой крестьянской партии. В 1938 году повторно арестован и заключён в ГУЛАГ.

1932—1933 гг. — гражданский брак с Францем, австрийским предпринимателем, импресарио. Точных сведений о нём нет.

В 1933 году состоялась встреча с Григорием Васильевичем Александровым (Мормоненко), которая сыграла решающую роль в её дальнейшей судьбе.

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 пленен 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. Орловой. Во многом благодаря высокому артистическому мастерству, чрезвычайно выигрышной внешности Орловой, кинематограф стал популярнейшим видом искусства в СССР, 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.

Актриса профессионально пела (лирико-колоратурное сопрано), играла на фортепиано, танцевала, исполняла акробатические трюки. Но, к сожалению, драматического дарования ей не хватало. В результате, после своих успехов 30-х-40-х годов она ни в театре, ни в кино особенно не проявилась. 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 — Л. Смирновой, М. Ладыниной — изысканной аристократической внешностью и ухоженностью.

Умерла от рака поджелудочной железы в 1975 году. Похоронена на Новодевичьем кладбище. На доме, где в 1965—75 жила Орлова (Большая Бронная улица, 29), — мемориальная доска.
                  Творчество
                 Роли в театре

    * «Перикола» — Перикола
    * «Дочь мадам Анго» — Герсилья
    * «Корневильские колокола» — Серполетта
    * «Соломенная шляпка» — Жоржета
    * «Русский вопрос» — Джесси
    * «Сомов и другие» — Лидия
    * «Нора» — Нора
    * 1955 — «Лиззи Мак-Кей», по пьесе Ж.-П.Сартра «Добродетельная шлюха». Реж. И.Анисимова-Вульф, — Лиззи / Театр имени Моссовета
    * «Милый лжец» — Патрик Кэмпбэлл / Театр имени Моссовета
    * 1972 — «Странная миссис Сэвидж», по пьесе Дж. Патрика. Реж. Л.Варпаховский, — Этель Сэвидж (ввод) / Театр имени Моссовета

                        Роли в кино

   1. 1933 — Любовь Алёны — Эллен Гетвуд
   2. 1934 — Петербургская ночь — Грушенька
   3. 1934 — Весёлые ребята — Анюта
   4. 1936 — Цирк — Марион Диксон
   5. 1938 — Волга-Волга — письмоносица Дуня Петрова «Стрелка»
   6. 1939 — Ошибка инженера Кочина — Ксения Лебедева
   7. 1940 — Светлый путь — Таня Морозова, Золушка
   8. 1941 — Боевой киносборник № 4
   9. 1941 — Дело Артамоновых — Паула Менотти
  10. 1943 — Одна семья (не вышел на экраны) — Катя
  11. 1947 — Весна — актриса Шатрова, ученый Ирина Никитина
  12. 1949 — Встреча на Эльбе — журналистка Джанет Шервуд
  13. 1950 — Мусоргский — Татьяна Платонова
  14. 1952 — Композитор Глинка — Людмила Ивановна
  15. 1958 — Первый парень
  16. 1960 — Русский сувенир — Барбара (Варя Комарова)
  17. 1963 — Мелодии Дунаевского
  18. 1974 — Скворец и Лира (на экраны не вышел) — Людмила Грекова («Лира»)

                      Награды и премии

    * Сталинская премия первой степени (1941); за исполнение роли Марион Диксон в фильме «Цирк» (1936) и роли Стрелки в фильме «Волга — Волга» (1938)
    * Сталинская премия первой степени (1950); за исполнение роли Джаннетт Шервуд в фильме «Встреча на Эльбе» (1949)
    * Народная артистка СССР (1950)