Родился в 1917 году в деревне Лохово (ныне Краснохолмский район Тверской области). Окончил 7 классов средней школы. Уехав в Ленинград, увлёкся планеризмом, стал парашютистом. С 1935 года в рядах Красной Армии. По специальному набору направлен в Энгельское военное авиационное училище пилотов, которое окончил в 1937 году.

Участник Советско-Финляндской войны 1939-1940 гг. в составе 5-го САП (сводная группа ВВС 8-й Армии) и 152-го ИАП (ВВС 9-й Армии, Северо-Западный фронт). Летал на И-15бис, воздушных побед не имел. Награждён орденом Красной Звезды.

С 28 июня 1941 года лейтенант В. Н. Орлов в действующей армии: в составе 152-го ИАП (входил в состав 1-й Отдельной САБР Архангельского военного округа, выполнял задачи ПВО города Архангельска), летал на И-153. С февраля по апрель 1942 года воевал в должности штурмана 416-го ИАП (ВВС Северо-Западного фронта), летал на ЛаГГ-3. С августа по сентябрь 1942 года служил в 297-м ИАП (287-я ИАД, 8-я ВА, Сталинградский фронт), летал на Ла-5. С 9 сентября 1942 года - штурман 437-го ИАП (24 августа 1943 года преобразован в 113-й Гвардейский ИАП), где продолжал летать на Ла-5. Отличился на Сталинградском фронте, в боях на Курской дуге и в летнем наступлении 1943 года. Дважды был легко ранен в воздушных боях.

К сентябрю 1943 года штурман 113-го Гвардейского истребительного авиационного полка (10-я Гвардейская истребительная авиационная дивизия, 10-й истребительный авиационный корпус, 2-я Воздушная армия, Воронежский фронт) Гвардии капитан В. Н. Орлов совершил 148 боевых вылетов, в 66 воздушных боях сбил лично 14 и в составе группы 4 самолёта противника. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 28 сентября 1943 года удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда".

9 декабря 1943 года Гвардии капитан В. Н. Орлов погиб в авиационной катастрофе. Всего совершил более 150 боевых вылетов, провёл около 70 воздушных боёв, сбил 15 самолётов противника лично и 4 в группе. Похоронен в городе Переяслав-Хмельницкий (Киевская область Украины). Навечно зачислен в списки воинской части.

Награждён орденами: Ленина (28.09.1943), Красного Знамени (15.05.1942, 03.02.1943), Отечественной войны 1-й степени (22.10.1943), Красной Звезды (21.05.1940).