1924, 13 августа. — Родился в Москве. Отец – Фёдор Павлович Орлов (1903–1933), инженер в конструкторском бюро. Мать – Клавдия Петровна Орлова (урождённая Лебедева, 1907–1956), машинистка.

1925–1928. — Передача больного ребёнка родителями бабушке в деревню Гнильцы Смоленской области. Хлопоты бабушки Пелагеи по лечению внука. Выздоровление.

1929. — Раскулачивание в деревне. Отъезд братьев отца Дмитрия и Петра в Москву. Работа бабушки после лишения хозяйства: стёжка одеял, пошив одежды, лечение местного населения. Помощь бабушке: выделка шкурок пойманных кротов, сбор трав, ягод и грибов для сдачи в кооперативную лавку.

1931–1933. — Переезд в Москву. Посещения керосинной лавки, где работала бабушка. Поступление в школу (1932). Болезнь отца.

1933, март. — Смерть отца.

1935–1941. — Посещения библиотеки имени Льва Толстого, «Дома юного натуралиста», секции ИЗО, посещение лекций А.Ф. Асмуса по истории философии в Университете. Чтение книг в библиотеке Исторического музея и Библиотеке имени В.И. Ленина. Переход после травмы в привилегированную школу № 9. Вступление в комсомол.

1936. — Замужество матери. Отчим – Пётр Барагин, художник.

1941, июнь. — Поездка к бабушке в деревню. Начало Великой Отечественной войны. Попытка пробраться в Москву с отступающими войсками. Возвращение в Москву. Отказ в отправке на фронт. Устройство токарем на завод им. Серго Орджоникидзе. Ночная работа и обучение днем в школе.

1941, октябрь – 1943, октябрь. — Эвакуация завода в Нижний Тагил. Работа на заводе по изготовлению танков Т-34. Гибель отчима на фронте (1942).

1943, октябрь. — Поступление в Горно-металлургический техникум.

1944, апрель. — Призыв в армию. Направление в Смоленское артиллерийское училище в Ирбите. Вступление кандидатом в члены партии.

1945, апрель – 1946. — Окончание училища в звании младшего лейтенанта. Направление командиром взвода управления в отдельный артиллерийский полк Резерва главного командования на 1-й Украинский фронт. Дислокация полка в Чехословакии, затем в Венгрии. Перевод полка на Северный Кавказ. Поступление в Московский заочный индустриальный институт (1946). Откровенные разговоры с офицерами полка. Вызов в особый отдел. Отказ от предложенного сотрудничества.

1946, ноябрь. — Демобилизация из армии. Возвращение в Москву. Работа кочегаром на кожгалантерейной фабрике в Донском монастыре. Окончание средней школы экстерном.

1947, лето. — Поступление на физико-технический факультет университета. Преподаватели: П.Л. Капица, Л.Д. Ландау, А.И. Алиханов. Жизнь в общежитии в одной комнате с В. Тростниковым, затем с Борисовым, Войцеховским и Маслянским.

Арест Маслянского. Обыск в комнате. Вызов на Лубянку. Многочасовой допрос. Включение в качестве члена партии в комсомольское бюро факультета.

1951, лето. — Женитьба на Галине Папкевич, работавшей инженером-конструктором на авиационном заводе.

Преобразование физико-технического факультета в отдельный институт. Перевод Ю. Орлова на физический факультет университета.

1952. — Рождение сына Дмитрия.

1952–1956. — Окончание университета. Получение допуска к секретным работам. Поступление на работу в теоретический отдел Лаборатории № 3, возглавлявшейся В.Ф. Берестецким. Разработка проекта ускорителя с переменным градиентом. Написание кандидатской диссертации.

1955. — Рождение сына Александра.

1956, март. — Обсуждение доклада Хрущёва на XX съезде КПСС. Выступление Орлова как члена партбюро Института с заявлением, в котором он назвал И. Сталина и Л. Берию "убийцами, стоявшими у власти" и выдвинул требование "демократии на основе социализма".

1956, апрель. — Увольнение из Института. Исключение из партии. Болезнь матери. Разговор-предупреждение КГБ в Главатоме. Материальная помощь физиков.

1956, июль. — Смерть матери.

1956, август. — Предложение Артемия Исаковича Алиханова, директора Ереванского физического института Армянской Академии наук, переехать на работу в Ереван.

1956–1961. — Работа в Ереванском физическом институте Армянской Академии наук. Заведование лабораторией. Разрыв с семьей.

1961–1967. — Брак с Ириной Лагуновой.

Работа по совместительству в Институте ядерной физики в Новосибирске.

Рождение сына Льва.

Присуждение звания профессора. Избрание членом-корреспондентом Армянской Академии наук.

Развод.

1966–1972. — Знакомство с Ириной Валитовой, смотрительницей в Музее им. Пушкина и студенткой вечернего отделения университета.

Ограничение поездок из Ереванского института. Разработка проекта нового коллайдера.

1972, лето. — Возвращение в Москву.

1972, осень. — Брак с Ириной Валитовой. Устройство на работу старшим научным сотрудником в Институт земного магнетизма и распространения радиоволн. Укрепление связей с диссидентским движением. Написание статьи «Тринадцать вопросов Брежневу» в поддержку А.Д. Сахарова. Встреча с А.И. Солженицыным.

1973, октябрь. — Создание В. Турчиным группы Международной Амнистии. Вхождение в группу А.Н. Твердохлебова, Ю.Ф. Орлова, И. Валитовой, А.И. Брыксиной и других. Поездки по стране на политические суды, составление протестов и воззваний, сбор и выпуск правозащитных новостей, самиздат.

1974, 1 января. — Увольнение с работы. Выдвижение на Государственную премию. Помощь и поддержка Е. Тарасова, Будкера, А. Солженицына, Е. Боннэр. Работа по редактированию диафильмов. Участие в независимом научном семинаре, руководимом А. Воронелем и М. Азбелем.

1975, весна. — Домашний арест в связи с приездом президента США в Москву. Встреча с представителями Международной Амнистии. Посещение главного советского психиатра профессора Снежинского по делу Леонида Плюща. Продолжение научной, репетиторской и правозащитной деятельности. Написание статьи «Возможен ли социализм не тоталитарного типа?»

1975, 10 декабря. — Распространение «Обращения к режиму».

1976, март – май. — Подготовка и создание «Общественной группы содействия выполнению Хельсинкских соглашений в СССР».

1976, 12–15 мая. — Вызов повесткой в КГБ. Объявление о создании группы. Исчезновение из поля зрения КГБ на два дня. Задержание на улице. Доставка в районное отделение КГБ. Ознакомление с неопубликованным Указом Президиума Верховного Совета СССР и предупреждение о передаче дела в прокуратуру в случае начала деятельности группы.

1976, 15 мая – 1977. — Деятельность Хельсинкской группы. Работа над документами Людмилы Алексеевой, Петра Григоренко, Анатолия Щаранского, Виталия Рубина и др. Постоянная слежка КГБ. Создание Украинской, Литовской и Грузинской Хельсинкских групп; Христианского комитета защиты верующих. Аресты участников правозащитного движения.

1977, 4 января. — Обыск в квартире.

1977, 5 января. — Задержание на улице. Доставка в прокуратуру. Допрос в качестве свидетеля по делу о «Хронике текущего дня». Начало деятельности Рабочей Комиссии по расследованию использования психиатрии в политических целях под руководством Александра Подрабинека.

1977, февраль. — Появление клеветнической статьи о диссидентах в «Литературной газете». Проведение пресс-конференции по поводу статьи. Поездка в Тулу. Возвращение в Москву на квартиру Людмилы Алексеевой.

1977, 10 февраля. — Арест. Доставка в Лефортово. Условия содержания заключённых. Следователь Юрий Сергеевич Яковлев. Допросы.

1978, 15–18 мая. — Суд. Приговор: 5 лет ИТК и 5 лет ссылки. Возвращение в Лефортово.

1978, июль. — Этап в лагерь Пермь-35. Помещение в больницу.

1978, август. — Перевод из больницы в зону. Работа токарем. Создание заключёнными Хельсинкского документа о положении заключённых. Передача его на волю. Свидание с женой. Перевод в зону 37-2. Работа на токарном станке. Послабление режима в связи со званием члена-корреспондента.

1979–1983. — Исключение из Армянской Академии наук. Ужесточение режима содержания. Помещение в штрафной изолятор (ШИЗО), затем в помещение камерного типа (ПКТ). Помощь в работе Анатолия Корягина.

Борьба Ирины Валитовой за судьбу мужа.

Продолжение борьбы за права человека в тюрьме. Занятия наукой в лагере. Голодовки. Тайная переписка с семьей и друзьями. Ужесточение условий режима и работы.

Гомосексуалисты в лагере. Неудачная попытка провокаций.

1983, июль. — Голодовка с требованием всеобщей политической амнистии. Принудительное кормление. Этапирование в больницу.

1984, 6 февраля. — Освобождение из лагеря. Этап в ссылку. Свердловская, Красноярская, Иркутская, Якутская пересыльные тюрьмы. Пребывание в больнице.

1984, 6 марта. — Доставка в село Кобяй Кобяйского района. Определение на работу сторожем склада стройматериалов. Приезды жены, детей и друзей.

1984, август. — Выход на пенсию. Продолжение научной работы. Написание статей. Устройство быта. Избиение в посёлке (апрель 1985).

1986, сентябрь. — Экстренный вывоз в Москву. Лефортовская тюрьма. Допросы в качестве свидетеля по делу Русского фонда помощи политзаключенным.

1986, октябрь – 1987, февраль. — Указ Президиума Верховного Совета СССР о лишении Ю.Д. Орлова советского гражданства. Свидание с детьми. Высылка в США с женой. Борьба за освобождение содержащихся в тюрьмах и ссылках заключённых. Интервью, пресс-конференции, выступления. Встречи с Маргарет Тэтчер, Вилли Брандтом, Хельмутом Колем и др.

1987, февраль. — Работа в лаборатории ядерной физики Корнелльского университета в Итаке.

Уход жены и возвращение её в Россию.

Женитьба. Научная, правозащитная деятельность.

1989. — Участие в конференции по правам человека в Париже. Поездка в Москву. Встреча с детьми и друзьями. Участие в митинге в Лужниках.

С 1989. —  Регулярные приезды в СССР и Россию.

1990, май – 1991. — Поездка на собрание Международной Хельсинкской федерации в Москве. Написание книги воспоминаний.

1990. — Президент СССР Михаил Горбачёв восстановил советское гражданство Орлову и другим 23 видным эмигрантам и эмигрантам, которые потеряли его в период с 1966 по 1988 год.

1993. — Получение гражданства США.

1996. — Предложение своего посредничества в урегулировании российско-чеченского конфликта.

1998—2015 гг. — Член коллаборации EDM (Hadronic Electric Dipole Moments) в Брукхейвенской национальной лаборатории (консультант в 1998—2009 гг.).

2008—2015 гг.. — Профессор по физике и государству Корнеллского университета.

С 2015. — Профессор-эмерит Корнеллского университета.

С 2015. — Член Коллаборации JEDI (Jülich Electric Dipole moment Investigations, Юлихский исследовательский центр).

2020, 27 сентября. — Скончался Юрий Федорович Орлов.