Su padre biológico es Colin Stone, hecho que el actor conoció años después de la muerte de Harry Bloom, novelista, abogado y activista político sudafricano que luchó contra el apartheid en su país. Bloom falleció cuando Orlando, que pensaba que Harry era su padre biológico, solamente tenía cuatro años de edad. Su madre es Sonia Copeland y su hermana, dos años mayor que Orlando, se llama Samantha.
En su adolescencia se trasladó a Londres y estudió varios cursos en las escuelas de interpretación National Youth Teathre, British American Drama Academy y Guildhall School of Music and Drama.
Dio inicio su carrera como actor a comienzos de los años 90 apareciendo en series británicas de televisión y en el teatro londinense.
La primera oportunidad de Orlando como intérprete cinematográfico llegó en 1997 al formar parte del plantel de la película "Wilde", un film sobre la vida del controvertido escritor irlandés Oscar Wilde.
Bloom saltó a la fama internacional gracias a su intervención como Legolas en la trilogía de "El señor de los anillos", adaptación de Tolkien dirigida por el neozelandés Peter Jackson.
Otros títulos de su carrera son "Piratas Del Caribe. La Maldición De La Perla Negra" (2003), "Troya" (2004) o "El Reino De Los Cielos" (2005).
Al margen del cine a Orlando Bloom le encanta hacer deporte, en especial la práctica del parapente, el surf y el snowboard.
En la adaptación de Alejandro Dumas "Los Tres Mosqueteros" (2011) interpretaba a Buckingham.
Fue novio de la actriz inglesa Joanne Morley, con quien estuvo durante un año. En 1997 rompieron al irse Joanne con uno de los mejores amigos de Orlando, el actor Andre Schneider.
Posteriormente fue pareja de la rubia actriz Kate Bosworth ("Las reglas del juego"), con quien rompió a comienzos del año 2005.
Más tarde se le rumoreó una relación con Vanessa Minnillo, ex ganadora de Miss Adolescente en los Estados Unidos y presentadora de la cadena MTV.
Su pareja actual es la modelo Miranda Kerr, con quien se casó en el mes de julio del año 2010. Con Miranda tuvo un hijo el mes de enero del año 2011 al que llamó Flynn.