Родился 13 января 1977 года в Кентербери, графство Кент, Великобритания. Его мать Соня занималась бизнесом, управляла языковой школой для иностранных студентов, а также увлекалась писательством. Его отец, Гарри Блум, еврей, был родом из ЮАР и работал профессором права в Университете Кента. Ранее он вел борьбу против апартеида в ЮАР, был одним из адвокатов Нельсона Манделы. Впоследствии Гарри Блум написал несколько книг о расовой сегрегации в ЮАР, за что преследовался южноафриканским правительством и в 1963 году был вынужден эмигрировать в Великобританию.

В возрасте четырёх лет Орландо лишился отца, и воспитание мальчика и его старшей сестры Саманты легло на плечи матери и близкого друга семьи Блумов, Колина Стоуна, назначенного их опекуном. Позднее, когда Орландо было тринадцать лет, мать призналась ему, что именно Стоун является на самом деле его биологическим отцом. Кроме того в юности он увлекался лошадьми и был неплохим наездником, что впоследствии пригодилось в его кинокарьере. Несмотря на на дисклексию, Орландо старался учиться изо всех сил в школе Святого Энтмунда. Мать поощряла его занятия искусством и театром, фотографией.

Дебют Блума на сцене произошёл ещё в детстве, когда он принял участие в нескольких школьных постановках. В 1993 году в возрасте шестнадцати лет он отправился в Лондон и провел два сезона играя на сцене Национального молодёжного театра, после чего получил грант на годовое обучение в Британско-американской академии драматического искусства, выпускниками которой были Дженнифер Эл, Оливер Платт и Дэвид Швиммер. Во время учёбы он принял участие в постановке «Прогулка в венском лесу», а также обзавелся собственным агентом.

Блум говорит, что он пытается «не отрывать себя от настоящей жизни настолько, насколько это возможно». Он болеет за Манчестер Юнайтед и живёт в Лондоне. Во время съмок фильма Царство небесное в Марокко Орландо Блум спас и взял к себе собаку Сиди (порода — салюки, чёрная с белым пятном на груди). Блум — буддист. В 2004 году стал членом организации Сока Гаккай. Также является членом организации, которая борется за экологию. В поддержку кампании реновировал свой дом в Лондоне, поставив солнечные батареи, распределяя мусор для переработки и утилизовав использованные лампочки. Участвует в программах ЮНИСЕФ, будучи международным послом фонда.

Имеет две татуировки: цифра девять на эльфийском языке на запястье (сделанная после съёмок в фильме «Властелин колец», которую имеют все из Братства кольца) и изображение солнца около пупка.

У Блума была масса травм: перелом левой руки, повреждение черепа после падения с дерева, сломанный нос в результате игры в регби, перелом правой ноги в Швейцарии во время катания на лыжах, перелом левой ноги (катание на мотоцикле), перелом правого запястья во время сноубординга. Еще во время обучения в школе Орландо получил тяжелую травму, когда помогал чинить крышу террасы своему другу. 'Я сломал спину. Я выпал из окна… у друзей была застекленная крыша на площадке прямо под квартирой, и я скатился на водосточный желоб. Он не выдержал, и я пролетел три этажа".