Родился 25 августа 1911 года в деревне Волок, ныне Брейтовского района Ярославской области (Россия), в семье крестьянина. Окончил 8 классов неполной средней школы и Фабрично - заводское училище в Рыбинске. Работал слесарем на заводе. С 1932 года в рядах Красной Армии. В 1936 году окончил Ворошиловградскую военную авиационную школу летчиков.

В 1938 году добровольцем участвовал в освободительной войне китайского народа с японскими захватчиками.

В боях на реке Халгин - Гол летом 1939 года помошник командира эскадрильи 70-го истребительного авиаполка старший лейтенант Л. А. Орлов показал высокое летное мастерство и боевую выучку. Ему довелось участвовать лишь в 5-ти воздушных боях, в которых он лично сбил 3 самолета противника.

29 августа 1939 года ему было присвоено звание Героя Советского Союза.

Участник Советско - Финляндской войны 1939 - 1940 годов, затем работал в Управлении ВВС РККА. На фронтах Великой Отечественной войны с 1942 года.

Награжден Орденами Ленина, Красного Знамени ( дважды ), иностранными орденами.

Майор Л. А. Орлов погиб в воздушном бою 15 марта 1943 года. Похоронен в городе Волчанск Харьковской области.