Светлана Орлова родилась 23 октября 1954 года в городе Облучье, Еврейская автономная область. Выросла в семье машиниста локомотива. После выпуска из школы № 70 поступила в Уссурийский государственный педагогический институт и в 1977 году закончила его с дипломом по специальности «филолог». После этого Светлана Юрьевна по распределению попала во Владивосток, где работала воспитателем и пионервожатой в школе-интернате №2.
В 1979 году Орлова вступила в КПСС, где вплоть до 1990 года строила карьеру: инструктор Советского райкома КПСС, заведующая отделом Фрунзенского райсовета, заведующая сектором Приморского крайкома по физкультуре и спорту.
Для продвижения по карьерной лестнице в 1991 году Светлана Юрьевна окончила курсы женщин-предпринимателей при Академии народного хозяйства Правительства РФ и Высшую партийную школу. С 1990 по 1993 год Орлова занимала пост вице-президента и генерального директора Приморской благотворительной женской краевой коммерческой организации «Анна».
Политическая карьера Орловой началась в 1993 году с избрания ее депутатом Госдумы РФ I созыва по списку от политической организации «Женщины России», после чего она вошла в комитет Госдумы по налогам, банкам и бюджету. После окончания Московской школы политических исследований в 1995 году Светлана Юрьевна выдвинута в депутаты приморской Госдумы по одномандатному Арсеньевскому избирательному округу № 49. На выборах одержала победу, набрав 25% голосов.
С 1995 года по 1999 год Орлова являлась депутатом Госдумы РФ II созыва, также значилась членом коллегии Министерства РФ по налогам и сборам, главой подкомитета по налоговому законодательству, комитета по бюджету, банкам, налогам, финансам, трудилась на посту заместителя управляющего депутатской группой «Российские регионы».
Продолжая повышать квалификацию, в 1998 году прошла 72-часовые курсы повышения квалификации при Финансовой академии Правительства РФ по специализации «налоги и обложение». Премьер-министр Сергей Кириенко предложил Орловой занять пост председателя Госкомитета РФ по рыболовству, от которого она отказалась в пользу должности губернатора Приморского края. Но ее кандидатура была снята с регистрации в связи с ошибкой при заполнении декларации о доходах.
С 2000 по 2001 год Светлана Орлова занимала место вице-президента Закрытого Акционерного Общества НПО «Кросна», стала членом политического совета партии «Единство», являлась заместителем председателя Парламентского клуба.
По инициативе губернатора Кузбасса Амана Тулеева, в ноябре 2001 года Светлану Орлову избрали в Совет Федерации от Совета народных депутатов Кемеровской области, где стала первым заместителем председателя Комитета Совета Федерации по бюджету. В дальнейшем, в начале 2004 года, Орлова занимала пост заместителя Председателя Совета Федерации. Также входила в Комиссию по взаимодействию со Счетной палатой РФ и Комиссию по методологии осуществления конституционных полномочий Совета Федерации.
В 2005 году Орлова защитила диссертацию и получила ученую степень кандидата экономических наук. Оппоненты ставили под сомнение ее авторство, поскольку на написание и защиту столь объемного труда она потратила рекордно короткие сроки.
В 2013 году президент Владимир Путин утвердил Светлану Орлову в должности Временно исполняющим обязанности главы Владимирской области. В этом же году, 8 сентября, женщина одержала уверенную победу, набрав 75% голосов на региональных губернаторских выборах, а 23 сентября официально вступила в полномочия.
При губернаторстве Светланы Орловой Владимирская область динамично развивалась. В частности, расширилось сельскохозяйственное производство, стабилизировалось развитие внутреннего рынка продовольственных товаров, вырос импорт товаров. Светлана Юрьевна принимала непосредственное участие в разработке более 70 законопроектов.
Во втором туре выборов губернатора региона 23 сентября 2018 года после обработки 100% протоколов Светлана Юрьевна уступила пост Губернатора Владимиру Сипягину.
После внесения президентом РФ Владимиром Путиным кандидатуры Светланы Орловой в верхнюю палату для утверждения аудитором Счетной палаты, комитет 23 ноября 2018 года поддержал ее назначение, отметив большой опыт работы Орловой в органах исполнительной и законодательной власти.