В. Н. Орлов родился 22 июня (5 июля) 1908 года в городе Валдае Новгородской губернии (ныне Новгородской области) в семье служащего. В 1925 году окончил среднюю школу в Ленинграде. В 1929 году окончил словесное отделение Ленинградского института истории искусств.
В 1929—1937 годах В. Н. Орлов сотрудничал во многих ленинградских газетах и журналах. В 1938—1939 годах заведовал критическим отделом журнала «Литературный современник».
В 1941—1942 годах был специальным корреспондентом фронтовой печати; в 1944—1946 годах — членом редколлегии журнала «Звезда». С 1945 года работает старшим научным сотрудником Института литературы АН СССР.
Литературной деятельностью В. Н. Орлов занимается с 1926 года. Опубликовал отдельными изданиями литературоведческие работы: «Эпиграмма и сатира» (Из истории литературной борьбы XIX века. Т. 1 1800—1840 гг.), «Денис Давыдов», «А. С. Грибоедов», «Радищев и русская литература», «Александр Блок. Очерк творчества» (1956), «Дневник В. К. Кюхельбекера» (1929), «Русские просветители 1790—1800-х годов» (1950), сборники «Поэты-радищевцы» (1935, 1952, 1961), «Декабристы. Поэзия, драматургия, проза, публицистика» (1951) и др., а также много статей в периодической печати. В 1978 году издал биографическую книгу о А. А. Блоке «Гамаюн».
В 1956—1970 годах главный редактор «Библиотеки поэта» (издательство «Советский писатель»).
В. Н. Орлов умер в 1985 году. Похоронен в Ленинграде на Литераторских мостках Волковского кладбища.