Переулок начинается на правой стороне проспекта Мира напротив Капельского переулка и проходит на восток, налево от него отходит Слесарный переулок, затем пересекает Яблонный переулок. Оканчивается на Большой Переяславской улице.
Название переулка возникло в конце XIX века по фамилии графа Сергея Владимировича Орлова-Давыдова (1849-1905), младшего брата графа Владимира Владимировича Орлова-Давыдова. Здесь находилась детская больница святой Ольги, учрежденная в 1886 году на средства Орлова-Давыдова.
Дом 5 — ООЧУ "Классическая гимназия при ГЛК Ю. А. Шичалина" (раньше в здании располагалась школа № 179 МИОО (частично), а также центр образования "Технологии обучения") в гимназии - домовый храм Трех святителей
По четной стороне:
№ 2/5 — Жилой дом. Мемориальные таблички проекта "Последний адрес" в память о жильцах этого дома Павле Ивановиче Баранникове, Максе Абрамовиче Канторовиче и Михаиле Макаровиче Стройкове, расстрелянных в годы большевистских репрессий
Дом 2/5, корпус 3 — компания "Маленький гений";
Дом 2А, стр. 1-4 — Ансамбль детской больницы имени Святой Ольги (1897, архитектор В. В. Барков). Сейчас в стр. 1 — Психоневрологический диспансер № 7 (лечебно-производственные мастерские; детское, подростковое отделение; дневное отделение);