На фронтах Великой Отечественной войны с 1942 года. Призван Химкинским РВК г. Москвы, в 1942 году воевал в 82 стрелковой дивизии, командир взвода заградительного батальона.

Приказом по дивизии от 19.09.1942 награжден медалью «За боевые заслуги»:

За взятие д. Васильевское 08.08.1942 старшина Орлов, несмотря на сильный пулеметно-минометный огонь противника, бесстрашно продвигаясь вперед, забросал гранатами вражеские блиндажи и траншеи и этим самым обеспечил продвижение вперед двух соседних батальонов. При взятии д. Васильевское взвод захватил 6 станковых, 3 ручных пулемета, 5 пушек и много боеприпасов. Достоин правительственной награды «Медаль за боевые заслуги».

В январе 1944 года воевал в 173 СП 90 СД, приказом от 18.01.1944 награжден медалью «За отвагу»:

...Орлова Василия Ивановича за то, что он в бою 15.01.1944 в районе д. Гостилицы первым обнаружил контратаку противника и первым, подняв свое отделение в атаку, сам лино уничтожил вражеского снайпера. Отделение блокировало ДЗОТ, чем обеспечило продвижение роты.

В июле 1944 года приказом по 109 СД старшина 602 СП Орлов В. И. награждён третьей медалью — «За отвагу»:

...Орлова Василия Ивановича за то, что он в бою 10.06.1944 по прорыву сильно укрепленной долговоременной обороны финнов на Карельском перешейке, работая за командира миномета, метким огнем уничтожил два пулемета противника и более 12 финских солдат.

В августе 1944 года приказом по 109 СД Герой награжден орденом Славы 3-й степени:

В бою 11.08.1944 за остров Пермискюла-Саар, ворвашвись со своим отделением на вражеские траншеи, уничтожил станковый пулемет с прислугой, до 15 фашистских солдат и трёх взял в плен.

Погиб при переправе через р. Нарва.