Два его младших брата — Анатолий и Николай — также работали на заводе и связали свою жизнь с авиацией. Анатолий Орлов погиб в 1939 году в воздушном бою на Халхин-Голе, где принимал участие вместе с братом, посмертно удостоился ордена Красного Знамени. Николай служил в десантных войсках и пропал без вести в декабре 1941 года. Именем Леонида и Анатолия Орловых названа улица в городе Рыбинске.