Своим отцом Орландо считал Гарри Саула Блума, южноафриканского писателя, борца с апартеидом. Однако, спустя 9 лет после смерти Гарри, когда Орландо было 13 лет, мать рассказала ему, что его биологическим отцом является друг семьи Колин Стоун. Стоун стал официальным опекуном Орландо после смерти Гарри Блума. У Орландо есть старшая сестра Саманта. Орландо не отличался выдающимися успехами ни в учебе, ни в спорте. Но тем не менее, смог окончить школу Св. Эдмонда в Кентербери, несмотря на свою дислексию. С детства мать поощряла занятия детей в театральном кружке, а так же прививала любовь к литературе и живописи.
В 1993 году Орландо переехал в Лондон и вступил в труппу Национального Молодежного театра. Проведя в театре 2 сезона, Орландо получил стипендию на обучение в Британско-американской академии драмы. Карьера Блума началась с эпизодических ролей в британских сериалах «Casualty» и «Midsomer Murders». Далее последовал дебют в драме «Уайльд» (1997). Позднее Блум поступил Школу драматического искусства и музыки Гилдхолл (Лондон).
В 1998 году Орландо упал с высоты 3 этажа, пытаясь забраться на крышу веранды в доме у друга, и серьезно повредил спину. Несмотря на неутешительные прогнозы врачей, которые считали, что Блум никогда не сможет ходить, уже спустя 12 дней Блум покинул больницу на костылях. В ходе успешно проведенной операции для поддержания позвоночника, Орладно были имплантированы стальные пластины. Большинство из которых было в последствии удалено. До сих пор Орладно регулярно занимается йогой и пилатес для укрепления спины.
Однако это не единственная травма Блума. На его счету так же: перелом левой руки и травма черепа в результате падения с дерева, перелом носа в ходе игры в регби, перелом правой ноги во время катания на лыжах в Швейцарии, перелом левой ноги в автокатастрофе, перелом запястья правой руки во время катания на сноуборде и перелом ребра на съемках первой части «Властелина колец».
Через 2 дня после окончания Гилдхолла в 1999 году Блум попал на кастинг в трилогию «Властелин колец». Орландо пробовался на роль Фарамира, который появляется лишь во второй части трилогии, однако режиссер Питер Джексон утвердил Блума на роль эльфа Леголаса. Во время съемок фильма Орландо сломал ребро, в результате падения с лошади, но быстро восстановился и смог продолжить съемки.
На тело Орландо нанесены 2 татуировки. Первую в виде солнца у пупка он сделал в 14 лет, а вторую - на съемках «Властелин колец: Братства кольца». Все актеры, исполнявшие роли членов Братства кольца нанесли себе небольшие татуировки с эльфийским изображением цифры 9. Орландо Блум сделал татуировку на предплечье, и она видна в одной из боевых сцен фильма «Пираты Карибского моря: Проклятие Черной жемчужины». Татуировка Элайджи Вуда — внизу живота. Шон Остин и Билли Бойд расположили татуировку на лодыжках в знак памяти о накладных хоббитских ступнях, что приходилось носить во время съёмок. Татуировки Иана МакКеллена и Шона Бина — на плече. Делать татуировку отказался лишь Джон Рис-Дэвис.
После премьеры первой части трилогии «Властелин колец: Братство кольца», Орландо проснулся знаменитым. В том же году Блум снялся в роли новобранца Тодда Блэкберна в военной драме Ридли Скотта «Падение «Чёрного ястреба». Картина изобиловала снятыми с трагическим правдоподобием сценами боя и была основана на реальных событиях — операции американских миротворческих сил в Сомали 3 октября 1993 года. В 2002 году журнал Teen People включил Блума в список «Самых сексуальных звезд Голливуда моложе 25», а журнал People назвал его «Самым завидным холостяком 2004 года».
В 2002 и 2003 годах Блум продолжил съёмки у Джексона в заключительных частях трилогии — «Властелин колец: Две крепости» и «Властелин колец: Возвращение короля», — а затем снялся в роли грабителя Джозефа Бирна в биографической драме «Банда Келли», фильме о народном герое Австралии - бандите Неде Келли, который приобрёл славу австралийского Робина Гуда. За роль Бирна Орландо был номинирован на получение премии Австралийского института кино как лучший актёр второго плана.
Следующей знаковой ролью в карьере Блума стала роль Уильяма Тернера в приключенческом фильме Гора Вербински «Пираты Карибского моря: Проклятие чёрной жемчужины». Партнёрами Блума на съёмочной площадке стали Джонни Депп, сыгравший пирата Джека Воробья, Кира Найтли и Джеффри Раш. Фильм стал кассовым хитом 2003 года, собрав 300 миллионов долларов в Северной Америке и 600 миллионов долларов в остальном мире.
В 2004 году Орландо исполняет роль молочника Джимми Коннелли, который неожиданно становится претендентом на звание чемпиона мира по боксу в британской комедии «Парень из кальция». В том же 2004 Блум принял участие в очередной крупнобюджетной голливудской картине — исторической драме «Троя» по мотивам поэмы Гомера «Илиада» в роли Париса Троянского. Третьим фильмом 2004 года для Блума стала криминальная драма «Гавань», одновременно Блум являлся продюсером фильма.
В 2005 году карьера актёра продолжала развиваться — он был задействован в двух достаточно успешных проектах. Сначала он снялся в историческом фильме Ридли Скотта «Царство небесное», исполнив роль кузнеца Балиана. Далее в том же году последовала роль неудачливого дизайнера обуви Дрю Бэйлора в сентиментальной мелодраме Камерона Кроу «Элизабеттаун», где партнёршей Блума стала Кирстен Данст.
В 2006 году в прокат выходит продолжение фильма о приключениях капитана Джека Воробья и его друзей «Пираты Карибского моря: Сундук мертвеца».
В том же году Орландо был принял участие в съемках британского юмористического сериала Extras, исполнив пародию на самого себя. По данным Интернет - портала Google Орландо Блум занял первое место среди мужчин в поиске по новостным ресурсам. В 2007 году в мировой прокат вышла заключительная часть трилогии «Пираты Карибского моря: на краю света», которая вошла в число самых кассовых картин за всю историю кино.
Позднее Орландо временно покинул кино, и решил вернуться на театральную сцену. Он принял участие в постановке пьесы Дэвида Стори «По случаю торжества». Блум исполнил роль младшего из трех братьев, которые возвращаются в отчий дом на 40-летнюю годовщину свадьбы родителей. В августе 2007 года Блум стал лицом рекламной кампании Uno - серии продуктов для укладки волос японской торговой марки Shiseido.