Il est divisé en deux aérogares principales : l'aérogare Sud et l'aérogare Ouest (quatre halls) et dispose de trois pistes.

L'aéroport compte aussi une aérogare de fret et une zone d'entretien. Il est géré par la société Aéroports de Paris (ADP).
Son implantation au milieu d'une urbanisation extrêmement forte (2500 habitants au km2) et les nuisances qu'il génère ne permettent pas son développement.

Le 1er janvier 1918, le ministère des Armées réquisitionne onze hectares sur le plateau de Longboyau et y construit un hangar. C'est le début du camp d'aviation d' « Orly-Villeneuve ». Après la Première Guerre mondiale, le terrain a une vocation essentiellement militaire pour la Marine. Pendant la Seconde Guerre mondiale, le terrain est d'abord attaqué par la Lutwaffe, puis devient ensuite une base militaire allemande. En 1945, la société Aéroports de Paris est créée, chargée d'exploiter les aéroports autour de Paris. Fin 1960, l'aéroport occupe « la superficie du cinquième de Paris (1080 hectares + 410 supplémentaires) » et dispose d'une surface de hangars de 15 600 m2, ce qui le classe alors comme premier aéroport d'Europe continentale. L'aérogare Sud (1957-1960) consacre une évolution marquée. Elle a été officiellement inaugurée le 24 février 1961 par le général de Gaulle. Pour pouvoir agrandir l'aéroport, de nombreux terrains ont été réquisitionnés, et continueront à l'être dans les années suivantes. Pour faire face à un trafic passagers toujours en hausse, la construction de l'aérogare Ouest, conçue elle aussi par Henri Vicariot, est lancée en 1967.Elle entre en service le 26 février 1971.

La croissance du trafic est telle que l'aérogare Sud accueille 6 millions de passagers en 1965, 9 millions en 1969, moitié plus que sa capacité théorique. En 1966 est est inaugurée une nouvelle tour de contrôle à Orly, toujours en service actuellement. Dans le même temps, une nouvelle piste, dite 'piste 4' est construite. De plus, le transfert à Rungis du marché international favorise la croissance de l'activité de fret.

Mais déjà, la forte urbanisation de la banlieue parisienne rend difficile la cohabitation entre les riverains et l'aéroport. Le couvre-feu nocturne de 23 h 30 à 6 h 00 du matin entre en vigueur en avril 1968, par décision ministérielle.

Mais l'aéroport de Paris-Orly manque alors d'espace pour s'agrandir, la zone étant déjà fortement urbanisée, et les terrains disponibles limités. Pour faire face à sa saturation annoncée, l'aéroport de Paris-Roissy entre en service en 1974.

En 1991 est créée la liaison Orlyval permettant de relier l'aéroport à la gare d'Antony. Ces années 1990 marquent un tournant dans l'aéroportuaire francilien. En effet, avant 1992, Orly est l'aéroport « leader » de l'agglomération alors que Roissy CDG est considéré comme une plate-forme éloignée réservée à quelques vols long-courrier. La compagnie Air France, dirigée à l'époque par Christian Blanc, bâtit néanmoins à Roissy son hub. C'est une véritable plate-forme de correspondance visant à assurer une connexion permanente entre vols long-courrier et moyen-courrier pour récupérer de nombreux passagers aux compagnies étrangères. Progressivement l'activité d'Orly se réduit au profit de Roissy qui accueille rapidement plus de passagers. Roissy passe alors en tête des aéroports parisiens et la priorité de développement lui est donnée.

Orly change alors de vocation. Il devient un aéroport essentiellement tourné vers les destinations métropolitaines, le Maghreb et les DOM-TOM après le départ pour Roissy de nombreux vols long-courriers et d'une grande partie de l'activité de fret. Cette vocation est confirmée avec la création des navettes d'Air France qui desservent les plus grandes villes françaises : Toulouse, Nice, Bordeaux et Marseille. Les navettes fréquentes et les compagnies aériennes à bas prix démocratisent peu à peu le transport aérien et le rendent plus facile.

Durant les années 2000, de vastes travaux de rénovation des aérogares, des pistes et du tarmac sont lancés. Le hall 2 de l'aérogare Ouest est rénové en 2006. En 2008, les circuits internationaux de l'aérogare Sud sont réorganisés : les flux de départ et d'arrivée sont séparés, une grande zone commerciale et un espace unique d'embarquement sont créés. Δ