Reçu docteur en 1811, il se fit naturaliser Français et ouvrit des cours sur la chimie et la médecine légale, dont le succès fonda sa réputation; il publia en 1813 un Traité des poisons qui le plaça au rang des premiers chimistes. Ses principaux ouvrages, outre le Traité des poisons, sont : Éléments de chimie médicale (1817), Leçons de médecine légale (1821-23), Traité des exhumations juridiques (1830), ouvrages qui ont eu de nombreuses éditions. Il a donné en outre plusieurs mémoires, parmi lesquels on remarque ses Recherches sur l'empoisonnement par l'acide arsenieux. Comme administrateur, il organisa les écoles préparatoires de médecine, enrichit l'École de Paris de l'hôpital des cliniques, créa un musée d'anatomie comparée qui, à bon droit, a été appelé de son nom Musée Orfila, et légua une somme de 121 000 pour l'achever; il établit en outre une Société de prévoyance destinée à assister les médecins tombés dans l'infortune.