Дмитрий Васильевич родился в семье известных педагогов в г.Иваново. В 1955г. поступил и в 1960г. с отличием окончил Ивановский энергетический институт по специальности «Электрические машины и аппараты». Его незаурядные способности и стремление к науке были замечены еще в студенческие годы, поэтому он был приглашен на кафедру электрических машин и аппаратов (ЭМА) на должность ассистента с целью организации подготовки инженеров по специальности «Электрические аппараты».
Работая ассистентом, Дмитрий Васильевич самостоятельно нашел и решил актуальную научную задачу по исследованию электромагнитных реле времени. В 1962г. он поступил в целевую аспирантуру при кафедре электрических аппаратов Московского энергетического института, на которой успешно защитил кандидатскую диссертацию в 1965г. Результаты исследований легли в основу его монографии «Электромагниты с замедлением», выпущенной в издательстве «Энергия».
Пребывая в аспирантуре, Дмитрий Васильевич активно участвовал в работе научных семинаров маститых ученых и проникся научными проблемами, стоящими перед электромеханикой на рубеже 1960÷70-х гг. при освоении космоса. В 1965 г. он вернулся в ИЭИ и активно участвовал в совершенствовании подготовки инженеров по специальности «Электрические аппараты», внедряя в учебный процесс новые курсы и лабораторные работы. В 1966г. Орлов заключил контракт на должность доцента кафедры ЭМА.
С 1965г. по его инициативе и под его руководством начались работы по созданию герметизирующих устройств для космических аппаратов. Для решения данной проблемы Д.В.Орлов предложил использовать жидкий металл - галлий. Организованным им научным коллективом, основную часть которого составляли талантливые выпускники, студенты и аспиранты кафедры, выполнен комплекс научно-исследовательских работ по созданию индукционных жидкометаллических уплотнений. Данный тип уплотнений был использован для стендовых испытаний подшипниковых узлов колес советских луноходов «Луноход - 1» и «Луноход - 2».
Поиск более эффективного метода решения проблемы герметизации привел научную группу Д.В. Орлова в 1970г. к идее использования в этих целях магнитных жидкостей. В ИЭИ того времени в данном научном направлении работал коллектив, в который входили сотрудники научно-исследовательского сектора, преподаватели кафедр химии, физики, высшей математики, технологии машиностроения, техники высоких напряжений и, конечно, электрических машин. В связи с перспективой использования магнитожидкостных устройств в космосе по решению правительства СССР в 1980г. при ИЭИ были образованы Проблемная научно-исследовательская лаборатория прикладной феррогидродинамики и Специальное конструкторско-технологическое бюро «Полюс» первые в СССР организации, специализировавшиеся на изучении магнитных жидкостей. Научным руководителем лаборатории и директором СКТБ вполне логично был назначен Д.В.Орлов.
В 1972÷77г.х Дмитрий Васильевич - заведующий кафедрой ЭМА. В 1977г. защитил докторскую диссертацию. В 1980г. его утвердили в ученом звании профессора и чуть позже - избрали заведующим кафедрой техники высоких напряжений. По итогам выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по важнейшей тематике в 1985г. коллектив СКТБ «Полюс» награжден Почетной грамотой Минвуза РСФСР, а его директор Д.В.Орлов- орденом «Знак Почета», золотой медалью ВДНХ СССР.
В 1986г. началась новая страница в жизни этого замечательного ученого. Дмитрий Васильевич переехал в Москву, где работал ведущим научным сотрудником Института машиноведения АН СССР, руководил филиалом кафедры Института приборостроения в биологическом центре АН СССР в г.Пущино, но при этом продолжал активно сотрудничать с ИГЭУ.
Автор более 240 научных работ, 95 изобретений, руководитель более 10 кандидатских и докторских диссертаций, в 2001г. он награжден премией Правительства РФ.
В общении Дмитрий Васильевич был интересным, обаятельным, культурным собеседником, страстным охотником и рыболовом. Можно сказать, Орлов часто становился душой компании: генератор различных идей, он прекрасно пел и играл на фортепьяно, в молодости участвовал в художественной самодеятельности, даже написал «Гимн электромеханика».