Любовь Орлова родилась 29 января [11 февраля] 1902 года в Звенигороде (ныне в Московской области) в дворянской семье. Её отец Пётр Фёдорович Орлов (1867—1938), служил в военном ведомстве. Мать Евгения Николаевна Сухотина (1878—1945) 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 году окончила Московскую среднюю школу. В 1919—1922 годах училась в Московской консерватории по классу фортепиано у К. А. Киппа[3]. Из-за трудного материального положения и, возможно, также проявившейся формы болезни Меньера с поражением слуха, учёба в консерватории не была окончена. С 1922 года по 1925 год училась на хореографическом отделении Московского театрального техникума им. А. В. Луначарского (ныне ГИТИС), параллельно брала уроки актёрского мастерства у педагога Е. С. Телешовой, режиссёра Художественного театра. С 1920 года по 1926 годработала преподавателем музыки и тапёром (музыкальное сопровождение немых кинофильмов) в кинотеатрах Москвы: «Унион» (позднее — кинотеатр повторного фильма), «Арс», «Великий Немой», «Орфеум» и выступала с концертными номерами перед киносеансами в кинотеатре «Арс».
В 1926 году вышла замуж за А. Г. Берзина, заместителя начальника административно-финансового управления Народного комиссариата земледелия (Наркомзема). Будучи крайне занятыми, супруги проводили мало времени вместе, хотя А. Г. Берзин содержал её и всех родственников.
После окончания Московского театрального техникума, с 1926 года по 1933 год — хористка, затем актриса Музыкального театра им. народного артиста Республики В. И. Немировича-Данченко (ныне — Московский академический музыкальный театр им. К. С. Станиславского и В. И. Немировича-Данченко).
В 1930 году муж был арестован по делу Трудовой крестьянской партии. В 1931 году был сослан в Казахстан.
Как артистка хора и кордебалета, была занята, в основном, в эпизодических ролях. Однако даже в этих ролях её музыкальный и драматический талант многим бросался в глаза. Но она, будучи вполне обеспеченной, не мешала другим делать карьеру. Только после того, как материальное положение её катастрофически ухудшилось из-за ареста мужа, она стала искать возможность строить свою карьеру. В 1932 году роль Периколы в одноимённойоперетте Ж. Оффенбаха вывела её из состава хора и сделала солисткой.
В 1933 году состоялась встреча актрисы с молодым начинающим режиссёром Г. В. Александровым, которая сыграла решающую роль в её дальнейшей судьбе. Она стала его женой, он снимал её в своих фильмах.
В 1933 году художник П. Вильямс посоветовал Г. Александрову сходить в Музыкальный театр В. И. Немировича-Данченко, где в спектакле «Перикола» играла 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 режиссёра после этого не осталось.
Становление и стремительный подъём советского кинематографа в 1930-х годах немыслим без участия Любови Орловой. Во многом благодаря её высокому артистическому мастерству и чрезвычайно выигрышной внешности, кинематограф стал популярнейшим видом искусства в СССР, уже в 1930-е годы серьёзно потеснившим театр по количеству зрителей и кассовым сборам.[источник не указан 79 дней] Типаж актрисы — 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 В. Вульф, «…Александров слепил её именно по образцу Марлен Дитрих. Скажем, в „Веселых ребятах“ у неё был знаменитый цилиндр — и только в конце 1960-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.»
Актриса профессионально пела (лирико-колоратурное сопрано), играла на фортепиано, танцевала, исполняла акробатические трюки. Её роли в фильмах «Веселые ребята», «Цирк», «Волга, Волга», «Весна» до сих пор пользуются всенародной любовью.
Тщательно заботилась о своей внешности, следила за модой, использовала все доступные медицинские средства продления молодости кожи и тела. На протяжении многих лет была примадонной советского киноэкрана, отличаясь изысканной аристократической внешностью и ухоженностью[источник не указан 1809 дней].
В 1934—1945 годах — актриса киностудии «Мосфильм», в 1945—1949 — Театр-студия киноактёра(ныне Государственный театр киноактёра), параллельно певица «Гастрольбюро». Во время войнывыступала с концертами перед советскими солдатами практически на всех фронтах: под Минском и Киевом, Орлом и Белгородом, Харьковом и Курском[4]. В 1949—1955 годах работала по договорам[5].
С 1955 года — актриса Театра имени Моссовета.
В 1974 году снят последний фильм с участием актрисы «Скворец и Лира».
Член Союза кинематографистов СССР.
Любовь Петровна Орлова скончалась 26 января 1975