Родился 8 сентября 1930 г. в Симферополе. Отец, типографский рабочий, часто реставрировал книги дома, поэтому маленький Володя рано научился читать.
Во время Великой Отечественной войны семья Орловых была эвакуирована. Вернулась в Симферополь в 1944 году. Володя работал в художественной мастерской, слесарничал, плавал матросом на пароходе. Работал в типографии, потом в редакции евпаторийской газеты. Дорос до заместителя главного редактора.
Его первая книжка детских стихов «Тимошкина гармошка» увидела свет в 1958 году.Первые его стихи привез в Москву Самуил Маршак, разглядевший в рукописи крымского паренька, пришедшего к нему в ялтинский Дом творчества писателей, вполне сложившегося поэта.Многие стихи, вошедшие в первые книжки Владимира Орлова, давно уже стали классикой детской литературы.
Его перу принадлежат детские книги «Кто в доме живет», «Первая дорожка», «Утренний поезд», «Если мы вместе», «Хрюша обижается» — всего около пятидесяти книг, выходивших в издательствах «Малыш», «Детская литература», а также на родине поэта в Крыму. Перу Владимира Орлова — драматурга принадлежит около двух десятков пьес для кукольных театров, из которых самая известная, «Золотой цыпленок», обошла почти все сцены детских театров в России и многих театров за рубежом. На стихи Владимира Орлова написано немало популярных песен для детей.
Владимир Натанович Орлов скончался 25 ноября 1999 года в городе Симферополе.
Писатель был отмечен литературными премиями Леси Украинки и Владимира Короленко, Государственной премией Республики Крым.