В декабре 1851 года был прикомандирован к департаменту Генерального штаба, а через три месяца к канцелярии Военного министерства; 30 августа 1855 года был произведён в полковники и в этом чине в 1854 году командирован в распоряжение генерал-фельдмаршала Паскевича на Дунай, для участия в действиях против турок. При штурме форта Араб-Табии, взятием которого он руководил, при осаде Силистрии, в ночь с 16 на 17 мая 1854 года князь Орлов получил девять тяжёлых ран и лишился глаза. За это сражение он был награждён орденом Св. Георгия 4-й степени и получил золотой палаш с надписью «за храбрость». Тяжёлые раны заставили его взять отпуск и он провёл около полутора лет в Италии, а по возвращении оттуда был произведён 26 августа 1856 года в генерал-майоры с назначением в Свиту Его Императорского Величества.