Родился 17 августа 1964 г. в г. Дебальцево Донецкой области Украинской ССР (ныне Донецкая Народная Республика РФ).
В 1987 г. окончил Ленинградский институт авиационного приборостроения (ныне - Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения) по специальности "электрооборудование летательных аппаратов", получив квалификацию инженера-электромеханика.
Кандидат экономических наук.
В 1987 г. работал электромонтером по ремонту электрооборудования машиностроительного предприятия "Звездочка" в г. Северодвинске Архангельской области.
С января 1988 г. по октябрь 1994 г. - инженер-технолог, начальник сектора - заместитель начальника отдела, начальник отдела - главный технолог научно-исследовательского проектно-технологического бюро "Онега" (г. Северодвинск).
С 1994 по 1997 г. возглавлял отдел автоматизированных систем проектирования и управления государственного машиностроительного предприятия "Звездочка". Затем, с сентября 1997 г. по октябрь 2003 г., был заместителем директора (с мая 2001 г. - гендиректора) - начальником отдела федерального государственного унитарного предприятия (ФГУП) "Машиностроительное предприятие "Звездочка".
С июля 2003 г. - заместитель генерального директора - начальник управления по военно-техническому сотрудничеству, с октября 2003 г. - заместитель генерального директора - начальник управления по экономике, развитию, ценообразованию и финансам предприятия "Звездочка".
С августа 2004 по февраль 2008 г. - заместитель генерального директора по экономике и внешнеэкономической деятельности ФГУП "Центр судоремонта "Звездочка".
С февраля 2008 г. - заместитель генерального директора по экономике и финансам, исполняющий обязанности генерального директора, с апреля того же года - генеральный директор ОАО "Прибалтийский судостроительный завод "Янтарь" (Калининград).
В июле 2011 г. был назначен первым заместителем исполнительного директора по производству калининградского автосборочного предприятия ООО "Автотор холдинг". Занимал должность до 2012 г.
С 2012 г. – губернатор Архангельской области.
13 января 2012 г. президент РФ Дмитрий Медведев своим указом назначил Игоря Орлова временно исполняющим обязанности губернатора Архангельской области. Прежний глава региона Илья Михальчук досрочно сложил свои полномочия.
31 января 2012 г. президент РФ предложил Архангельскому областному собранию депутатов кандидатуру Игоря Орлова на пост губернатора региона.
3 февраля 2012 г. парламент Архангельской области большинством голосов наделил Игоря Орлова полномочиями губернатора. В тот же день он вступил в должность.
22 мая 2015 г. президент РФ Владимир Путин принял досрочную отставку Игоря Орлова с поста главы региона, назначив его временно исполняющим обязанности губернатора Архангельской области.
В единый день голосования 13 сентября 2015 г. Игорь Орлов одержал победу на выборах губернатора Архангельской области, набрав 53,25% голосов избирателей (баллотировался от партии "Единая Россия"). Его ближайший соперник, кандидат от ЛДПР Ольга Осицына, получила 19,22%. 24 сентября того же года Игорь Орлов официально вступил в должность.
2 апреля 2020 г. президент РФ Владимир Путин принял досрочную отставку Игоря Орлова с поста главы Архангельской области. Врио региона был назначен Александр Цыбульский, ранее возглавлявший Ненецкий автономный округ.
С июня 2020 г. - врио генерального директора, с июля 2020 г. - генеральный директор ПАО Судостроительный завод "Северная верфь".
Общая сумма декларированного дохода за 2015 г. составила 5 млн 268 тыс. руб., супруги - 257 тыс. 363 руб.
Общая сумма декларированного дохода за 2016 г. составила 3 млн 697 тыс. руб., супруги - 458 тыс. руб.
Общая сумма декларированного дохода за 2017 г. составила 4 млн 690 тыс. руб., супруги - 1 млн 725 тыс. руб.
Общая сумма декларированного дохода за 2018 г. составила 5 млн 438 тыс. руб., супруги - 14 тыс. руб.
Награжден медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" II степени (2011).