Revelado pelo Vasco, pelo qual atuou entre 1952 e 1960. Pelo clube, chegou à seleção brasileira em 1958. No mesmo ano, formou a zaga titular da equipe campeã na Suécia ao lado de Bellini, seu companheiro no clube carioca, atuando em todos os seis jogos da equipe no Mundial.
Em 1960, foi contratado pelo Boca Juniors, onde permaneceu até 1964 e atuou ao lado de outros brasileiros (Dino Sani, Paulo Valentim e Almir Pernambuquinho). No clube argentino, foi campeão nacional em 1962 e 1964. A transferência para o exterior acabou impedindo sua convocação para a Copa de 1962, perdendo a chance de ser bicampeão mundial no Chile. Na época, atletas brasileiros que atuavam no exterior não eram convocados para a seleção.
Voltou ao Brasil em 1965 para atuar no Santos. No alvinegro praiano, foi campeão paulista em 1965 e 1967 e da Taça Brasil de 1965. Aos 31 anos, retornou a seleção brasileira que disputou a Copa do Mundo FIFA de 1966. No Mundial disputado na Inglaterra, sofreu sua única derrota em 34 partidas pela seleção: 3 a 1 para Portugal, jogo que eliminou o Brasil do torneio. Encerrou a carreira em 1970 aos 35 anos no Vasco.
Após pendurar as chuteiras, tentou iniciar a carreira de treinador, comandando o CSA, em 1977, e o Vitória, em 1980. Mas acabou se destacando por defender os interesses dos treinadores, como presidente da Associação Brasileira de Treinadores de Futebol.
Ele residia com a família em Ipanema, na zona sul do Rio de Janeiro. Orlando foi acometido de uma pneumonia recentemente, mas se recuperava bem, em casa. No dia 9 de fevereiro, Orlando passou mal e foi encaminhado ao hospital, por um médico amigo da família, quando teve uma parada cardíaca indo a óbito. Seu sepultamento foi no Cemitério São João Batista, em Botafogo, Zona Sul do RJ.
Deixou a esposa, Marlene e três filhas: Sandra, Soraya e Suzy.
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