В 1935 г. поступила в Свердловский медицинский институт, который окончила с отличаем в 1940 г. После окончания мединститута была направлена в республику Бурятия, где работала заведующей Ацагайским врачебным сельским участком.
После окончания войны осталась в Чите и работала ординатором хирургического отделения госпиталя для инвалидов войны. В 1949 г., после обучения на курсах усовершенствования врачей по специальности «Урология» была принята в качестве уролога в областную больницу г. Читы. Орлова Н.И. стала первым специализированным урологом в Читинской области. В 1950 г. была назначена заведующей 2-м отделением областной больницы. С 1954 г. – заместитель главного врача областной больницы им. В.А. Коханского по медицинской части. В 1954 г. в областной больнице было открыто урологическое отделение, одним из организаторов и первой заведующей стала Надежда Ивановна.
С 1956 по 1973 гг. ассистент - уролог на кафедре факультетской хирургии ЧГМИ.
Обладая высочайшим уровнем профессиональной хирургической подготовки, богатейшим клиническим опытом Надежда Ивановна оказалась и великолепным педагогом, блестящим лектором. В эти годы, под руководством заведующего кафедрой факультетской хирургии и ректора ЧГМИ Ю.М. Герусова, начала заниматься научной работой. В 1968 г. успешно защитила кандидатскую диссертацию «Материалы к изучению мочекаменной болезни у детей в Восточном Забайкалье».
Автор более 20 научных трудов.

В марте 1942 г. была мобилизована в РККА, возглавляла хирургическое отделение эвакогоспиталя № 1940 в Чите, затем служила ординатором госпиталя по долечиванию инвалидов Великой Отечественной войны.

Награждена медалями «За победу над Японией», «За доблестный труд в годы Великой Отечественной войны», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941 - 1945».