Родился 26 августа 1920 года в селе Аршиновка (ныне Нижнеломовский район Пензенской области). Окончил 7 классов средней школы в городе Мытищи (ныне северо-восточный город-спутник Москвы). С 26 марта 1940 года в рядах Красной Армии, призван Мытищинским РВК (Московской области). В декабре 1940 года окончил Качинскую военную авиационную школу пилотов и был направлен для прохождения службы в 16-й ИАП (ВВС Московского военного округа).

С 22 июля 1941 года сержант А. М. Орлов в действующей армии: в должности пилота 16-го ИАП (в составе 6-го ИАК ПВО, Московской зоны ПВО), летал на МиГ-3 и И-16. Осуществлял прикрытие города и военных объектов Москвы с воздуха, помимо выполнения задач ПВО вылетал на прикрытие своих войск и штурмовку войск противника.

В августе 1941 года был направлен в 17-й ИАП (16-я ИАД), который воевал на Юго-Западном фронте. Но уже в сентябре 1941 года переведён в 487-й ИАП, который проходил переформирование в Люберцах (Московской области). С 20 октября 1941 года приступил к боевой работе (в составе 101-й ИАД ПВО, Воронежско-Борисоглебского района ПВО), летая на МиГ-3.

26 июня 1942 года в 6:40 утра старшина А. М. Орлов вместе с ведущим вылетел на перехват немецкого самолёта-разведчика Ю-88, которого на высоте 8000 метров обнаружили наши посты ВНОС. Немецкий самолёт наши лётчики догнали над Боринскими заводами (сейчас - село Боринское, Липецкой области), что в 100 километрах от Воронежа. Стрелки с немецкого самолёта открыли огонь и повредили истребитель ведущего, который вынужден был уйти на посадку. Оставшись один, А. М. Орлов догнал вражеского разведчика, подлетел на близкое расстояние и открыл огонь. Пули прошили хвост разведчика, но он продолжал лететь. Его стрелки отстреливались. Одна из очередей попала в двигатель, разбив водяной и масляный радиаторы. Горячая вода и масло брызнули в лицо нашему лётчику, кабину заволокло дымом. Лишившись смазки и охлаждения, мотор нашего самолёта через несколько минут грозило заклинить.

Тогда старшина А. М. Орлов решил таранить противника. Он догнал вражеский самолёт и врезался в его хвост. От удара МиГ-3 подбросило вверх, а вражеский разведчик, лишившись горизонтального и вертикального рулей, пошёл к земле. Он удара А. М. Орлов на несколько секунд потерял сознание. Очнувшись, он вывел самолёт из штопора и попытался дотянуть до Липецкого аэродрома. Пролетев ещё несколько километров, машина перестала слушаться лётчика. А. М. Орлов, не выпуская шасси, спланировал на зелёное поле, с трудом перелетел через высоковольтную линию и приземлился на фюзеляж. От удара о землю лётчик потерял сознание - и очнулся только через сутки в лазарете. Сбитый немецкий самолёт упал в 8 - 10 километрах южнее города Елец. Его лётчики выбросись с парашютами и были взяты в плен. Почему командир полка майор М. Ф. Куреш не представил за этот таран А. М. Орлова к награде, выяснить не удалось, хотя подтверждение подвига в личном деле пилота имеется. Лишь позже, командир 907-го ИАП майор Г. В. Диденко, представляя его к ордену Ленина, написал в наградном листе: "Произвёл 146 боевых вылетов. В воздушном бою с самолётом-разведчиком типа Ю-88 уничтожил его путём тарана".

С лета 1942 года для восполнения потерь матчасти в полк начали поступать самолёты Як-1 и Як-7, которые осваивались лётчиками непосредственно на фронте. Летал на них и старшина А. М. Орлов.

В мае 1943 года младший лейтенант А. М. Орлов был переведён на должность пилота в 907-й ИАП. С 15 мая 1943 года приступил к боевой работе (в составе 101-й ИАД ПВО, Воронежского района ПВО). Летал на Як-7Б, с осени 1943 года уже на Ла-5. В январе 1944 года полк был передан в состав 148-й ИАД ПВО Курского района ПВО, с марта 1944 года - уже Львовского района ПВО (Западного фронта ПВО). В апреле 1944 года полк включили в 4-й Корпус ПВО (Северного фронта ПВО). Вскоре был передан в 83-ю дивизию ПВО, затем и 14-й Корпус ПВО (Северного фронта ПВО). С октября 1944 года боевых вылетов не производил: полк базировался на аэродроме Минск и занимался по плану учебно-боевой подготовки, а конце декабря 1944 года передан в состав войск Западного фронта ПВО.

15 апреля 1945 года полк перебазировался в Германию (аэродром Ландсберг) и возобновил боевую работу, осуществляя ПВО объектов 1-го Белорусского фронта. Участник боёв за взятие Берлина.

К 9 мая 1945 года командир звена 2-й эскадрильи 907-го истребительного авиационного полка (148-я истребительная авиационная дивизия ПВО, 5-й Корпус ПВО, Западный фронт ПВО) Гвардии лейтенант А. М. Орлов совершил 210 боевых вылетов, в 28 воздушных боях сбил лично 7 и в составе пары 1 самолёта противника (в последнем наградном листе говорится о 7 личных и 2 групповых победах).

После окончания войны продолжал служить в ВВС. В 1947 году его увольняют в запас, но бывший лётчик пишет рапорты о восстановлении в армии. Через 5 лет возвратился в ВВС. Работал старшим лётчиком-инструктором, ставил на крыло молодое поколение в 771-м УТАП (город Каменка, Пензенской области). С 3 декабря 1958 года капитан А. М. Орлов - в запасе. Жил в посёлке Средний (Пензенской области), работал в колхозе, разводил дома пчёл, занимался хозяйством.

Награждён орденами: Красного Знамени (30.08.1943, 16.09.1944), Отечественной войны 2-й степени (11.03.1985), медалями, в том числе "За боевые заслуги" (30.12.1956).