Народився 21 (можливо 11) жовтня 1672 року в м. Косут Ошмянського повіту на Віленщині в сім'ї родовитої литовсько–чеської сім'ї. Батько Степан Орлик був військовим, який служив на боці польського короля, загинув на 51-у році життя під час польсько-турецької війни в битві під Хотином у грудні 1673 року. Матір – Ірина Орлик (з українського роду Малаховських), охрестила сина за православним обрядом (батько був католиком).

Пилип Орлик навчався у єзуїтському колегіумі у Вільні (Вільнюсі), а також у Києво-Могилянській колегії, яку закінчив в 1694 році. Навчався відмінно, проявив талант ораторства і поезії, цікавився філософією і літературою, добре володів українською, польською, церковнослов'янською, болгарською, сербською, латинською, італійською, німецькою, шведською, французькою, російською, старогрецькою, новогрецькою і ймовірно турецькою мовами.

У 1698-1700 рр. Орлик служив консисторським писарем у канцелярії київського митрополита у Києві, потім у Полтавському полку, а потім став старшим військовим канцеляристом і регентом справами Генеральної військової канцелярії війська Запорізького. З 1702 (за іншими джерелами - з 1706) року — генеральний писар, і, як вважається, став найближчим помічником І. Мазепи. У 1708 році взяв участь у повстанні І. Мазепи проти Московії і перейшов на бік Карла XII, 27 червня 1709 року (після Полтавської битви) емігрував в Османські володіння.

За І. Мазепою до Бендер пішли близько 50 провідних представників старшини, майже 500 козаків із Гетьманщини та понад 4 тис. запорожців. Ці «мазепинці», як їх часом називають історики, були першою українською політичною еміграцією. Вони і обирають 5 квітня 1710 р. (через півроку по смерті І. Мазепи) П. Орлика гетьманом України (у вигнанні). Обрання відбулося в присутності запорожців, генеральної старшини, козацтва а також турецького султана і шведського короля.

Крім Орлика кандидатами на гетьманську булаву були Войнаровський Андрій (близький родич Мазепи) та Горленко Дмитро (прилуцький полковник). Але цих людей на козацькій раді майже ніхто не підтримав. Сам Карло ХІІ спочатку прихильніше ставився до родича Мазепи Андрія Войнаровського, але потім підтримав Пилипа Орлика.

10 травня 1710 року Карл ХІІ підписав формальний диплом "Diploma assecuratium pro Duce et Exercitu Zaporovienski”, яким він затвердив П. Орлика гетьманом України.

Намагаючись завоювати собі підтримку, в 1710 р. П. Орлик складає (за деяким джерелами - схвалює) "Пакти й Конституції прав і вольностей Війська Запорізького” ("Pacta et Constitutiones legum libertatumqe Exercitus Zaporoviensis”), укладає зі старшиною та запорожцями угоду - документ, який пізніше дістав назву Конституція Пилипа Орлика — так звана Бендерська конституція, яку вважають першою українською Конституцією. Нею він зобов'язувався обмежити гетьманські прерогативи, зменшити соціальну експлуатацію, зберегти особливий статус запорожців і боротися за політичне й церковне відокремлення України від Росії у випадку, якщо він здобуде владу в Україні.

Створення цих документів вважається само по собі значною заслугою Пилипа Орлика в історії України.

За підтримки Карла XII Орлик вступає в союз із кримськими татарами та Оттоманською Портою і 8 листопада 1710 року Туреччина, підтримуючи гетьмана Орлика, оголошує війну Росії.

На початку 1711 р. Орлик розпочинає спільний похід запорожців і татар проти росіян в Україні. В поході взяли участь Туреччина, Кримське Ханство, Швеція та частина польського війська, яка підтримувала Лещинського. Шведський король брав на себе зобов'язання вести війну доти, поки Україна не буде звільнена від московського панування, а турки і татари обіцяли свою допомогу у цій боротьбі. Пилип Орлик дуже добре підготувався до походу. Він розсилав листи-універсали в яких закликав до повстання народу проти влади російського імператора. Народ же підтримав Орлика і один за одним міста Правобережжя переходили під владу гетьмана. П. Орлик також надіслав листа із закликом до боротьби Івану Скоропадському, що дуже налякало російський уряд і Петра І.

Проти полків Пилипа Орлика виступило військо під командуванням генерального осавула Г. Бутовича, яке було розбите в бою під Лисянкою. Гетьмана підтримав повсталий український народ. У березні 1711 року об'єднані війська під командуванням П. Орлика підійшли до добре укріпленої Білої Церкви у якій перебував російський гарнізон. Розпочалася облога міста, але жоден із штурмів не був успішним, тому що гарнізон мав достатню кількість боєприпасів і сильну артилерію. Частина татарських загонів під проводом самого хана здійснили похід на Слобідську Україну. Такі дії союзників підривали авторитет П. Орлика серед українського населення.

У травні 1711 року розпочався наступ московських військ під проводом Б. Шереметьєва. За таких обставин поляки відступили, а татари і турки налякані звісткою про те, що йде велике російське військо, почали тікати, а по дорозі брати великий ясир. Українські козаки довідавшись про звірста турків і татар кинулись рятувати свої родини. Таким чином із 16 тис. українського війська у Пилипа Орлика залишилося лише 3 тис. з якими гетьман відійшов до Бендер.

Протягом наступних років Орлик із невеликою групою прибічників їздить від однієї європейської столиці до іншої в пошуках підтримки своєї справи. У 1714 році перебував у Молдавії, потім (1715) разом з частиною старшини скористався запрошенням Карла ХІІ і жив до 1720 року у Швеції, після чого вимушено відбув до Польщі (за іншими даними - до Німеччини, а згодом до Франції), де промешкав два роки, з 1722 року П. Орлик переїхав на територію Османської (Оттоманської) імперії, де його фактично було інтерновано - на вимогу турецького уряду до 1738 року він оселився в Салоніках (Греція).

Проте він не припиняв пошуки підтримки у різних європейських державах (Франції, Англії, Польщі, Ватикану, Саксонії, Прусії ті інших), він неодноразово порушував питання про допомогу в справі відновлення української державності, продовжував бомбардувати французьких, польських, шведських і турецьких політичних діячів маніфестами про недолю України та разом із сином Григором (Григорієм) планувати кроки, спрямовані на звільнення вітчизни від «московського ярма».

Надалі П. Орлик жив у Хотині, Серезі, по тому — в Чернівцях, Каушанах і Бухаресті. Згодом переїхав до Ясс, де помер 24 травня 1742 року.

П. Орлик залишив після себе багато листів, трактати "Вивід прав України” (1712) та "Маніфест до європейських урядів” (1712), великий рукописний «Діаріуш подорожній» ("Щоденник", 1720 – 1733, частково виданий 1938 року), був поетом, видавши дві поетичні книжечки: «Алцід російський» ("Алкід Російський”), присвячену І. Мазепі (1695), та «Гіппомен сармацький», присвячений його небожу І. Обідовському (1698). Писав польською мовою, частина його листів писана латинською, шведською, французькою мовами.

Пилип Орлик — один із найвизначніших в історії борців за волю України. Пам'ять про Пилипа Орлика вшановано, зокрема, тим, що на його честь названо вулицю в привілейованому районі центральної частини Києва, на якій знаходиться Верховний Суд України. В шведському місті Крістіанстад на будинку, де проживав П.Орлик, встановлено пам’ятну дошку на його честь.