Orlando Bloom nació el 13 de enero de 1977 en Canterbury, Inglaterra. Su madre, Sonia, dirigía una escuela de idiomas extranjeros; su padre, Harry, era activista de derechos humanos, abogado y autor. Cuando Orlando tenía solo cuatro años, su padre murió después de sufrir un derrame cerebral. Él y su hermana mayor, Samantha, fueron criados por su madre.

Sonia Bloom era una empresaria, pero también era una verdadera amante de las artes. Incluso nombró a su hijo por su compositor inglés favorito, Orlando Gibbons (1583–1625). Mientras crecía, Sonia con frecuencia llevó a Orlando y Samantha al teatro, y los alentó a ambos a asistir a clases de teatro y clases de lectura de la Biblia. A la edad de ocho años, Bloom aparecía en obras de teatro escolares, y él y su hermana competían en festivales locales.

Su introducción al teatro hizo que Bloom decidiera a temprana edad que quería ser actor. Actuar también fue una salida positiva para Bloom, ya que lo ayudó a superar algunos problemas de la primera infancia.

A los trece años, Orlando recibió un duro golpe cuando su madre le confesó que Harry Bloom no era su verdadero padre. Su padre biológico (y el de Samantha también) era un hombre llamado Colin Stone, un viejo amigo de la familia que también era el tutor legal de Orlando.