Родился 14 апреля 1975 г. в г. Благовещенске Амурской области.
В 1998 г. окончил филологический факультет Благовещенского государственного педагогического университета с присвоением квалификации учителя китайского и английского языков, референта-переводчика китайского языка. В 2002 г. получил диплом отделения государственного и муниципального управления Московского государственного института международных отношений МИД России по специальности "государственное и муниципальное управление" со знанием иностранного языка (присвоена квалификация "менеджер"). Выпускник программы подготовки управленческих кадров РАНХиГС.
Кандидат экономических наук. В 2013 г. в Московском государственном университете экономики, статистики и информатики защитил диссертацию на тему "Экономико-математические методы и модели оценки эффективности реализации муниципальных целевых программ".
С 2002 по 2007 г. работал генеральным директором областного государственного унитарного предприятия "Амур-качество".
27 марта 2005 г. был избран депутатом городской думы Благовещенска IV созыва. Баллотировался по округу №9 в качестве самовыдвиженца, получил 26,73% голосов.
В 2007-2008 гг. - генеральный директор ОАО "Амурский кристалл" (производство алкогольных напитков).
В 2008-2010 гг. занимал пост заместителя мэра Благовещенска Александра Мигули. В сферу его ответственности входило финансовое управление городом, формирование бюджета и др.
В 2012 г. был советником главы администрации Благовещенска Павла Березовского.
Затем перешел в администрацию Амурской области (губернатор региона - Олег Кожемяко). С августа 2012 г. по май 2013 г. занимал пост заместителя министра экономического развития области. 28 мая 2013 г. был назначен министром экономического развития. Работал в областном правительстве до сентября 2015 г.
В 2014-2015 гг. входил в резерв управленческих кадров под патронатом президента РФ.
В октябре 2015 г. перешел на работу в нефтехимический холдинг "Сибур", где занял должность представителя генерального директора компании в регионе. Представлял в Амурской области интересы холдинга, связанные с реализацией проекта в области газохимии и газопереработки. С июля 2017 г. по май 2018 г. - советник корпоративного университета ООО "Сибур".
Участник конкурса "Лидеры России" 2017–2018 гг.
С 2018 г. руководит Амурской областью.
30 мая 2018 г. указом президента РФ Василий Орлов был назначен врио губернатора Амурской области. Сменил на этом посту Александра Козлова, возглавившего Министерство РФ по развитию Дальнего Востока.
9 сентября 2018 г. Василий Орлов победил на выборах главы Амурской области (баллотировался от партии "Единая Россия"). По итогам голосования получил 55,60% голосов избирателей. Второе место заняла секретарь областного комитета КПРФ Татьяна Ракутина - 26,56%. 27 сентября того же года Василий Орлов официально вступил в должность губернатора.
10 сентября 2023 г. Василий Орлов вновь был избран губернатором Амурской области (был выдвинут "Единой Россией"), набрав 82,38% голосов. Его ближайший соперник, председатель регионального отделения "Опоры России", руководитель амурского отделения Общества российско-китайской дружбы Борис Белобородов (КПРФ), получил 7,9%. 19 сентября того же года Василий Орлов принял присягу.
Член партии "Единая Россия" (с 2007 г.).