Закончив училище, Александр уезжает в Москву, где поступает на юридический факультет Московского Императорского университета. В течение первого года учебы он сдал экзамены за два курса, но осенью 1916 года вышел приказ о призыве в армию, и Александр поступил в Михайловское артиллерийское училище на сокращенный курс для студентов.
Начало учебы совпало с Февральской революцией, и, как все студенты, Орлов не мог оставаться в стороне от происходящего. Революционные события развивались столь стремительно, что в августе 1917 года в ответ на требование Верховного главнокомандующего генерала Корнилова выделить в его распоряжение артиллерийскую батарею из Михайловского артиллерийского училища юнкера и солдаты ответили отказом. Таким образом, благодаря отсутствию у генерала преданных войск даже среди военных училищ, мятеж генерала Корнилова был сорван, угроза диктатуры миновала. 15 августа 1917 года состоялся выпуск из Михайловского училища, и А. Орлову присвоили чин прапорщика и направили в действующую армию на Румынский фронт.
Прибыв на фронт в середине сентября, Александр получил должность младшего офицера 2-й батареи 1-го Горного артиллерийского дивизиона. Однако страна, охваченная революционными настроениями, находилась на грани нового переворота. Вся армия была под контролем комитетов — от ротных до фронтовых — и после октября 1917-го солдаты получили право выбирать командиров. На собрании батареи прапорщика Орлова избрали командиром, но в начале февраля 1918 года дивизион расформировали, и А. Орлов, как и многие его товарищи, отправился домой.
В Перми он зарабатывал частными уроками, затем работал статистиком-регистратором в союзе кооперативов, пока в марте 1918 года Наркомвоен и Высший Военный Совет не объявили о широком привлечении военных специалистов на службу в РККА в качестве консультантов, инструкторов и военных руководителей. Решив оставить работу, 1 августа 1918 года молодой красный командир Орлов приступил к формированию артиллерийской батареи (будущей 4-й батареи Пермской артиллерийской бригады). Закончив формирование батареи, А.Г. Орлов становится ее командиром, затем — командиром 1-й батареи 10-й артиллерийской бригады. В январе 1919 года Орлову, как проверенному и опытному военному специалисту, поручается формирование запасной батареи Уральского военного округа и последующее командование ею. Несмотря на чрезмерную занятость, А.Г. Орлов в свободное от службы время преподавал Конституцию РСФСР и политическую экономию на курсах для красноармейцев и рабочих уездного политпросвета.
В июне 1920 года, подав рапорт с просьбой об отправке на фронт, А.Г. Орлов в качестве начальника артиллерии Огневой ударной бригады особого назначения был отправлен на создаваемый Южный фронт (второго формирования). Войдя в состав артиллерии Бериславской группы войск под командованием В. Блюхера, Орлов был назначен начальником артиллерии группы обороны Каховского плацдарма и командиром легкого артиллерийского дивизиона отдельной огневой ударной бригады. Там он принял участие в боевых операциях осени 1920 года, за что был представлен к награде, но документы затерялись в архивах, и награждение комдива Орлова отодвинулось на целых 8 лет (его наградили орденом Красного Знамени № 98 23 февраля 1928 года).
В ходе боев Александр Григорьевич был тяжело ранен, что закончилось ампутацией ноги и увольнением из армии по инвалидности. Однако, не видя для себя другой профессии, кроме военного, он решил вернуться в Красную армию и через три дня после выписки из госпиталя начал работать преподавателем артиллерии и топографии 95-х уфимских командных курсов.
В августе 1922 года А.Г. Орлова вызвали в Москву в Главное управление военно-учебных заведений для дальнейшего прохождения службы в Московском военном округе штатным, позднее главным преподавателем артиллерии 1-й Объединенной школы им. ВЦИК. В сентябре 1922 года он поступил на правовое отделение факультета общественных наук Московского государственного университета. Строевая служба нравилась ему, но со временем все тяжелее приходилось переносить ее тяготы. Инвалидность, постоянное переутомление, осложнение в легких — все это постепенно привело к тому, что перед Орловым возникла дилемма: продолжать службу или нет. Поэтому в конце июня 1925 года Александр был назначен помощником начальника юридическо-статистического отдела Главного управления РККА. К этому времени он уже стая дипломированным юристом, завершив образование, прерванное Первой мировой войной.