Памятник природы "Орловская роща" представляет собой два кластера хорошо сохранившегося коренного долинного леса, примыкающего к низкой пойме реки Амур, разделенные селом Орловка. Кластеры заметно разнятся по составу растительности и уровню антропогенного воздействия.
Западный кластер сложен насаждениями преимущественно березы даурской 50 - 60-летного возраста. Высота деревьев - до 20 м, толщина стволов - около 50 - 60 см. Сомкнутость древостоя доходит от 50% - 60% до 80% - 90%. В древостое велико участие липы, древесных форм дуба монгольского. На границах открытых участков внутри рощи произрастают крупные куртины и отдельные растения бархата амурского и ореха маньчжурского. Кустарниковый покров представлен леспедецей двуцветной, лещиной разнолистной, смородиной, малиной, калиной Саржента, грушей, яблоней. Обилен лимонник китайский, сплетение лиан которого в некоторых местах создает практически непроходимые заросли. Присутствует диоскорея ниппонская, на увлажненных пониженных участках рельефа - виноград амурский. В травянистом покрове преобладают купена низкая и душистая, ландыш Кейске. Периодически под кустарниковым покровом встречаются крупные скопления венерина башмачка крупноцветкового от 3 до 10 экземпляров в группе. Вдоль дорог и иных открытых участков обильно произрастает пион молочноцветковый, обнаружены три экземпляра пиона обратнояйцевидного.
Северо-восточный кластер по составу древесной растительности в целом схож с западным, но здесь ниже участие липы в составе древостоя, больше участие дуба монгольского. В кустарниковом покрове преобладают леспедеца двуцветная и лещина разнолистная. Редко встречается бархат амурский. По окраинам участка, по пониженным элементам рельефа, присутствуют насаждения березы плосколистной и осины 10 - 20-летнего возраста. В травянистом покрове преобладают осоки. Видовой состав растительности данного кластера несколько беднее, нежели западного.