Любовь Орлова родилась 11 февраля 1902 года в подмосковном Звенигороде в дворянской семье. Отец будущей советской кинозвезды Пётр Фёдорович Орлов служил в военном ведомстве. Мать — Евгения Николаевна Сухотина — происходила из старинного дворянского рода.Люба была второй дочкой — младше сестры на шесть лет. Сестру звали Нонна. В семье был истинный культ музыки. Родители хотели, чтобы дочь стала профессиональной пианисткой, и, когда ей исполнилось семь лет, отдали её в музыкальную школу. Им, особенно матери, стоило немалых усилий поддерживать тот уровень жизни, который позволял рассчитывать на хорошие знакомства.
Но, конечно же, всех престижных знакомств стоило одно — с домом Шаляпиных. Это знакомство завязали старшие девочки: Нонна и Ирина Шаляпина. Они учились в одной гимназии и, хотя Нонна была на два года старше, их сдружили общие интересы. Со временем к подругам присоединились Любочка и младшие Шаляпины. Дружба была крепкой и долгой, хотя и с оттенком неравенства. Сестры бывали у Шаляпиных и никогда не принимали их у себя.
В 1919—1922 гг. Орлова училась в Московской консерватории по классу рояля. В 1922—1925 гг. — учёба на хореографическом отделении Московского театрального техникума. ОДновременно брала 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».
После окончания Московского театрального техникума в 1926 году, она была принята хористкой в Музыкальную студию при МХАТе имени В. 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 1926 году Орлова вышла замуж за 29-летнего Андрея Берзина. Он был видным партийным чиновником. В Наркомземе Берзин руководил отделом производственного кредитования. Брак Орловой можно смело назвать карьерным, вынудила 24-летнюю девушку на это нужда. Их знакомство произошло в театре, кто-то из друзей после спектакля пригласил его за кулисы и познакомил с молодой актрисой. Они начали встречаться. Берзин вскоре познакомился с ее родителями. Орловы тогда только переехали в отдельную квартиру в Гагаринском переулке. Солидный Берзин понравился родителям Орловой, и они посоветовали дочери не тянуть со свадьбой. После свадьбы Орлова переехала в квартиру мужа в Колпачном переулке.
В конце 1920-х годов Берзин был назначен заместителем наркома земледелия. Он вступил в ряды оппозиции и стал одним из ярких ее представителей. В конце концов это стоило ему свободы. В 1930 году Берзина арестовали по «делу Чаянова» (нарком земледелия) и приговорили к длительному тюремному заключению. После ареста мужа Орлова вернулась к родителям в Гагаринский переулок.
Но несчастливая семейная жизнь совсем не отразилась на творческой деятельности актрисы. Возможно, это обстоятельство и активизировало желание Орловой утвердить себя на сцене. Являясь артисткой хора и кордебалета, Орлова была занята в основном в эпизодических ролях. Но с каждым годом она все увереннее продвигалась к тому, чтобы стать театральной «примадонной».
В 1932 году роль Периколы в одноименной оперетте Жака Оффенбаха вывела Орлову из состава хора и сделала солисткой.
1932—1933 гг. — гражданский брак с Францем, австрийским предпринимателем, импрессарио. 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, пришел 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.
Несмотря на то, что Орлова впервые сыграла в кино в 1933 году, первая ее популярность пришла вместе с фильмом «Веселые ребята». Другими известными фильмами в биографии актрисы Любови Орловой стали: «Волга-Волга», «Ошибка инженера Кочина», «Встреча на Эльбе», «Весна», «Русский сувенир», «Скворец и лира» и много других.В 1947 году Орлова дебютировала на сцене театра имени Моссовета в роли Джесси Смит в спектакле «Русский вопрос» по пьесе К. Симонова. В дальнейшем она прекрасно сыграла в спектаклях «Сомов и другие» (роль Лидии) и «Кукольный дом» (Нора).
Всю свою долгую жизнь Любовь Орлова неустанно и фанатично боролась за то, чтобы выглядеть на экране красивой. С годами это превратилось у нее в манию. Александров, снимая ее, чуть ли не главное значение придавал тому, видны ли морщины на лице Орловой. Любовь Петровна (одна из первых советских киноактрис) стала прибегать к пластическим операциям. Из своих поездок за границу она привозила не только редкие по тем временам туфли на прозрачных каблуках, но и специальный крем для лица и рук. Из страха показаться некрасивой Орлова отказывалась фотографироваться, сниматься на видеокамеру и всегда скрывала свой подлинный возраст.
В феврале 1972 года ей исполнилось 70 лет. Орлова попросила высоких начальников ни в коем случае не упоминать ее возраст. Поэтому ни в одной газетной и журнальной статье, ни в одной телепередаче об истинной причине всеобщего внимания к актрисе не говорилось.
В последние две десятилетия своей жизни Орлова практически перестала сниматься в кино. В 1959 году Г. Александров снял фильм «Русский сувенир», где она сыграла главную роль Варвары Комаровой. Фильм провалился.
Орлова продолжала играть на сцене театра имени Моссовета. Весной 1963 года в Ленинграде состоялась премьера спектакля «Милый лжец» (постановка Г. Александрова), в котором Орлова сыграла главную роль — Патрик Кэмпбелл. Затем она сыграла роль миссис Сэвидж в спектакле «Странная миссис Сэвидж». Через некоторое время главный режиссер театра Завадский отдал эту роль В. Марецкой. Таким образом, Орлова вообще сошла со сцены.
В последние несколько перед месяцев перед смертью Любовь Орлова металась в поисках пьесы, с которой она могла бы достойно уйти со сцены и из жизни. Пьеса так и не нашлась. 23 января 1975, в день рождения своего мужа, Орлова внезапно потеряла сознание. Ее отвезли в Кунцевскую больницу, где через три дня она скончалась от рака поджелудочной железы. Похоронена на Новодевичьем кладбище.
