Lioubov Orlova est née à Zvenigorod le 11 février 1902. Son père Piotr Orlov a été un fonctionnaire d‘état, grand amateur de jeux de cartes, la mère Evguenia Soukhotina, d’origine noble, avait un lien de parenté lointaine avec la famille de Léon Tolstoï. Depuis son très jeune âge Orlova faisait de la musique. Il existe une légende, selon laquelle le grand chanteur Fiodor Chaliapin, après l’avoir vue jouer dans un spectacle d’enfants, lui a prédit un grand avenir de comédienne. En 1919, Lioubov Orlova est entrée au Conservatoire de Moscou dans la classe de piano. En 1922 elle a commencé à étudier la chorégraphie dans une école de théâtre.
Lioubov Orlova a commencé sa carrière théâtrale en 1926, lorsqu’elle est entrée dans la troupe du Théâtre Musical de Stanislavski et Nemirovitch-Dantchenko. V. Nemirovitch-Dantchenko, grand amateur de beauté féminine, lui a proposé de petits rôles dans les comédies musicales, elle a aussi joué dans deux films muets.
Brune d’origine, décolorée en blonde platine, Orlova obtient le rôle principal dans le film Les Joyeux garçons (1934), qui fait d’elle une star en Union Soviétique. Ainsi, ce qui est très important pour sa carrière, Orlova devient l’actrice préférée de Staline. On avait souvent remarqué, que dans son apparence physique Lioubov Orlova copiait l’Allemande Marlène Dietrich, profitant du fait, qu'à l'époque, Dietrich était parfaitement inconnue en Union Soviétique. Les deux femmes se connaissaient, mais Orlova était toujours très hostile à toutes les comparaisons.
Soucieuse de sa popularité, Orlova a toujours montré la plus grand discipline dans son travail. On disait que chacun de ses gestes à l’écran, expression du visage ou battement de sourcils avaient été étudiés et répétés.
Dans la plupart de ses films, surtout ses plus grands succès comme Le Cirque, La Voie lumineuse , Volga-Volga et Le Printemps, Orlova a tourné sous la direction de son mari Grigori Alexandrov (Григорий Александров), ancien élève de Sergueï Eisensteïn (Сергей Эйзенштейн). Staline aimait beaucoup Orlova et même lors d’un dîner, il a menacé Alexandrov de l’exécuter, s’il faisait du mal à l’actrice. Orlova a eu en 1941 le prix Staline pour ses deux films Le Cirque et Volga - Volga
Le couple Orlova – Alexandrov a mené un train de vie de stars avec beaucoup de récompenses et voyages jusqu’à la mort de Staline.
Grandie dans la pauvreté, Orlova est restée pendant longtemps une icône du style et de la mode, capable d’aller à Paris pour acheter une paire de gants. A ce propos dans le milieu du cinéma on avait fait beaucoup de remarques, dont une de Faina Ranevskaïa : Une mite ne pourrait jamais détériorer les vêtements de Liouba (Orlova), tout simplement, parce qu’elle ne trouvera jamais une place dans ses armoires !
Le film La Rencontre sur l’Elbe fut le dernier grand succès dans la carrière d’actrice de Lioubov Orlova. Les deux films des années 60-70 d’Alexandrov Souvenir russe et L’Etourneau et la lyre furent très mal accueillis par la critique, le dernier a été retiré des salles sur la demande d’Orlova. Toute sa vie la comédienne a fait beaucoup d’efforts pour maintenir sa forme physique et sa beauté, mais avec l’âge et n’étant pas une grande actrice de théâtre, elle commençait à avoir des difficultés pour obtenir des rôles importants au Théâtre Mossovet (Театр имени Моссовета), ou elle jouait depuis 1955. Elle est morte d’un cancer en 1975. En 1983 Grigori Alexandrov a tourné en son honneur un film documentaire Lioubov Orlova.