Родился в г. Ленинграде, в семье военного моряка. Трудовую деятельность начал в 1929 году в прииске «Перевоз» Бодайбинского района в качестве рабочего. В 1938 году закончил Иркутский горно-металлургический институт. С 1933 по 1946 год работал в тресте «Лензолото» в должности технорука и начальника шахт, главного инженера прииска и начальника ПТО треста.
Заслуга Н.Н. Орлова состоит в том, что он организовал добычу драгоценных минералов на Вишере, перевел сюда прииск и тем самым дал значительный толчок промышленному, социальному и культурному развитию Красновишерска.
С 1949 по 1959 год Николай Николаевич работал в прииске «Уралалмаз» главным инженером. С 1959 года - директором прииска. Всю свою трудовую жизнь посвятил развитию «золото» и «алмазодобывающей» промышленности России, Урала в частности Чусовского и Красновишерского районов. Под его непосредственным руководством предприятие перешло на дражный комплексно-механизированный способ добычи алмазов, что позволило увеличить объемы добычи алмазов, снизить себестоимость, повысить производительность труда. В 1962 году - на реке Большой Щугор запущена алмазодобывающая драга. В эти же годы силами прииска велось интенсивное строительство в Красновишерске: возводилось жилье, промышленные здания в ЦРГО, ясли-сад № 12, средняя школа № 8, завершено строительство поселка Алмазный и начато возрождение п. Северный Колчим. Под руководством Н. Н. Орлова коллектив прииска 14 раз выходил победителем социалистического соревнования по Министерству Цветной металлургии СССР, за годы руководства воспитал плеяду инженеров-алмазодобытчиков.
7 августа 1975 года Николай Николаевич стал персональным пенсионером республиканского значения. Неоднократно избирался депутатом Красновишерского райсовета. Его трудовая деятельность отмечена государственными и правительственными наградами: Последнее время проживал в городе Осташкове Калининской области, всего несколько месяцев не дожил до девяностолетнего юбилея – умер 10 марта 2002 года.
Н.Н. Орлов - «Почетный гражданин Красновишерского района» с 1997 года.