Народився 24.09.1955 в с. Сказинці Могилів-Подільського району Вінницької області у сім’ї колгоспників. Одружений, має 2 дочки та сина.
У 1978 р. закінчив Київський державний університет ім. Т.Г.Шевченка та отримав кваліфікація інженера-геофізика. В 1978–1981 рр. під керівництвом професора З.А.Крутиховської навчався в аспірантурі Інституту геофізики ім.С.І.Субботіна АН України. З 1981 р. працює в ІГФ НАНУ, з 2000 р. – на посаді зав.відділу геомагнетизму. У 1986 р. у спеціалізованій вченій раді Інституту геофізики ім.С.І.Субботіна НАН України захистив дисертацію та отримав вчену ступінь кандидата геолого-мінералогічних наук, а у 1999 р. – доктора геологічних наук. У 1994 році присвоєно вчене звання старшого наукового співробітника, а в 2017 – професора. Нагороджений бронзовою медаллю ВДНГ СРСР (1985), почесним дипломом АН СРСР (1985), відзнакою Держ. геол. служби України "За заслуги в розвідці надр" (2005), Почесною грамотою НАН України (2015).
З 2004 р. викладає на посаді професора кафедри геофізики геологічного факультету Київського національного університету ім. Тараса Шевченка. Був Головою Державної екзаменаційної комісії у 2013-2015 р.р. Підготував 4 кандидатів наук (Сумарук Т.П. 2008; Бакаржієва М. І., 2010; Роменець А. О., 2016; Друкаренко В.В., 2017).
Член 2 спеціалізованих вчених рад із захисту докторських дисертацій: Д 26.200.01 при Інституті геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України та Д 26.001.32 при Київському національному університеті ім.Тараса Шевченко.
Член редколегій фахових видань „Геофизический журнал”, „Геодинаміка”, “Вісник Київського Національного Університету. Геологія”, “Сейсмологический бюллетень Украины”.
Головним напрямком досліджень є розробка геомагнітних карт та створення тривимірних і просторово-часових магнітних моделей літосфери Землі з метою вивчення її будови, речовинного складу та еволюції, прогнозування корисних копалин; вирішення задач геофізичної та геомагнітної екології.
Орлюк М.І. керував і виконував роботи за 12 відомчими та конкурсними проектами НАН України. Співвиконавець міжнародних проектів EUROBRIDGE, CEMES, CRENEGON та MagNetE. В рамках Угоди про двостороннє наукове співробітництво між Національною академією наук України та Румунською Академією наук за період з 2003р. по т.ч. - співкерівник 5 проектів між Інститутом геофізики НАН України та Інститутом геодинаміки Румунської Академії (DEEP, TRIDEC, INRAF, LODES, ECEEC).
Має 349 публікацій (87 англійською мовою), з них 146 наукових, у рецензованих фахових виданнях, у тому числі, які включені до наукометричних баз: Scopus – 14 , Web of Science – 7 .
Публікації М.І.Орлюка широко переглядаються та цитуються міжнародною науковою спільнотою (SciVerse Scopus (hi=4), Google Scholar, Research Gate, Publish or Perish (hi=6)).