Любовь Орлова родилась 11 февраля 1902 года в подмосковном городе Звенигороде. Отец — Петр Федорович Орлов, потомственный дворянин, служил в военном ведомстве. Мать — Евгения Николаевна Сухотина, происходила из старинного дворянского рода, который состоял в родстве семейством графа Льва Николаевича Толстого.
С самого детства будущая актриса проявляла артистические способности. В одном из домашних спектаклей девочку увидел друг семья Федор Шаляпин, который высоко оценил ее игру и посоветовал родителям отдать дочь в театральную студию.
В семилетнем возрасте будущая звезда пошла в музыкальную школу.
В 1921 году Любовь поступила в Московскую консерваторию на класс фортепиано, однако в 1922 году из-за трудного финансового положения она была вынуждена бросить учебу.
С 1922 по 1925 год Орлова училась на хореографическом отделении Московского театрального техникума имени А. В. Луначарского (ныне ГИТИС), параллельно посещая курсы актерского мастерства.
В 1926 году Любовь Орлова 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).
С 1926 по 1930 года актриса была замужем за заместителем начальника административно-финансового управления Наркомата земледелия с Андреем Гаспаровичем Берзиным. В 1930 Берзин был арестован, а через год его сослали в Казахстан.
В 1932 году артистка блестяще исполнила роль в оперетте Жака Оффенбаха «Перикола». После этой работы Орлову перевели из хора в солистки. Затем актриса исполнила роли в постановках: «Дочь мадам Анго», «Корневильские колокола», «Соломенная шляпка», «Русский вопрос», «Сомов и другие», «Нора», «Лиззи Мак-Кей»,
«Милый лжец» и «Странная миссис Сэвидж».
В 1933 году Любовь Орлова вышла замуж за режиссера Григория Александрова, с которым познакомилась в музыкальном театре после своего спектакля. Этот союз стал для актрисы судьбоносным. Роли в картинах супруга «Веселые ребята» (Анюта, 1934), «Цирк» (Марион Диксон, 1936) и «Волга-Волга» («Стрелка», 1938) сделали Любовь Орлову звездой отечественного кинематографа.
Актриса снялась более чем в 15 фильмах, которые и в настоящее время пользуются огромной популярностью. Среди ее киноработ: «Любовь Алены» (1933), «Петербургская ночь» (1934), «Ошибка инженера Кочина» (1939), «Светлый путь» (1940), «Боевой киносборник № 4» (1941), «Дело Артамоновых» (1941), «Каспийцы (документальный)» (1943), «Весна» (1947), «Встреча на Эльбе» (1949), «Мусоргский» (1950), «Композитор Глинка» (1952), «Русский сувенир» (1960), «Скворец и Лира» (1974) и др.
Любовь Орлова ушла из жизни 26 января 1975 года от рака поджелудочной железы. Знаменитая актриса была похоронена на Новодевичьем кладбище в Москве.
Первый супруг — Андрей Гаспарович Берзин (брак с 1926 по 1930)
Второй супруг — Франц, австрийский импресарио (гражданский брак с 1932 по 1933)
Третий супруг — Григорий Васильевич Александров (брак с 1933 по 1975)
▪ Заслуженная артистка РСФСР (1935)
▪ Народная артистка РСФСР (1947)
▪ Народная артистка СССР (1950)
▪ Два ордена Трудового Красного Знамени
▪ Орден Ленина (1939)
▪ Юбилейный значок «ХХ лет советской кинематографии» (1940)
▪ Сталинская премия первой степени за фильмы «Цирк» и «Волга — Волга» (1941)
▪ Медаль «За оборону Кавказа» (1944)
▪ Медаль «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941—1945 гг.» (1945)
▪ Медаль «В память 800-летия Москвы» (1947)
▪ Специальный приз VIII МКФ в Венеции в номинации «Лучшая женская роль» (разделила с Ингрид Бергман) за фильм «Весна» (1947)
▪ Премия Мира на IV МКФ в Марианске-Лазне за фильм «Встреча на Эльбе» (1949)
▪ Сталинская премия первой степени за фильм «Встреча на Эльбе» (1950)
▪ Медаль «За доблестный труд. В ознаменование 100-летия со дня рождения Владимира Ильича Ленина» (1970)
▪ Почетная грамота Советского комитета защиты мира (1960)