Orlando Bloom rejoint à l'âge de seize ans le National Youth Theatre de Londres avant de poursuivre ses études à la prestigieuse British American Drama Academy. En 1997, il tourne son premier film Wilde aux côtés de Stephen Fry, Jude Law et Vanessa Redgrave. Malgré de nombreuses autres propositions, il décide de parfaire sa formation de comédien à la Guildhall School of Music and Drama de Londres. Au cours de ces trois années d'études, il se consacre uniquement au théâtre, jouant notamment dans les classiques La Mouette, Antigone et Mephisto.
Après quelques expériences à la télévision (Casualty, Misdomer murders), il est contacté par Peter Jackson pour la trilogie du Seigneur des anneaux. Initialement auditionné pour le personnage de Faramir, frère de Boromir (Sean Bean), il est retenu pour incarner l'Elfe et archer Legolas, membre essentiel de la Communauté de l'Anneau de J.R.R. Tolkien. Un rôle qu'il interprétera dans les trois volets de la saga, tournés simultanément entre 1999 et 2000. La trilogie consacre ce comédien anglais jusqu'alors inconnu.
Fort de cette prestation, Orlando Bloom incarne un ranger américain dans La Chute du faucon noir (2001) de Ridley Scott. Nouvelle coqueluche des adolescentes, il continue sur la voie du succès en interprétant aux côtés de Johnny Depp un jeune flibustier pour les besoins de Pirates des Caraïbes, la malédiction du Black Pearl (2003). Sa gueule d'amour lui permet par ailleurs de tenir le rôle du prince Paris, responsable de l'enlèvement d'Hélène, reine de Sparte, dans la fresque épique Troie (2004) de Wolfgang Petersen. Il enfile une autre armure, celle de chevalier pour partir en croisade dans Kingdom of Heaven de Ridley Scott (2005) aux côtés de Liam Neeson.
Enfin, après s'être illustré dans la comédie romantique de Cameron Crowe, Rencontres à Elizabethtown, il retrouve son mentor Johnny Depp pour boucler la trilogie Pirates des Caraïbes dans Pirates des Caraïbes, le secret du coffre maudit en 2006 et Pirates des Caraïbes, jusqu'au bout du monde en 2007.