Es el principal impulsor de los trabajos y estudios en el área de la arqueología en Chile. Su dedicación docente permitió formar arqueólogos que siguieron su ejemplo e interés en la búsqueda de los vestigios de las culturas prehispánicas del norte del país.  

Orellana finalizó sus estudios secundarios en el Liceo de Aplicación de Santiago y posteriormente entró a estudiar Filosofía con mención en Historia en la Universidad de Chile, desde entonces sus intereses se inclinaron hacia la prehistoria y la arqueología. De hecho, realizó su tesis de licenciatura sobre la arqueología de Egipto, específicamente, acerca de las primitivas aldeas agrícolas de este país, titulándose en 1957.  Entre 1959 y 1961 fue profesor de Prehistoria e Historia Antigua en la Universidad Católica de Valparaíso.

Luego, continuo sus estudios de posgrado en esta disciplina en las universidades de Buenos Aires, Argentina y Complutense de España. 

En 1963, ya de su regreso al país, se transformó en uno de los fundadores de la Sociedad Chilena de Arqueología, junto a Jorge Iribarren, Julio Montané y Virgilio Schiappacasse, en tanto, Hans Niemeyer asumió como presidente.  En 1968  con Grete Mostny  y Bernardo Berdichevsky, formó la carrera de Licenciatura en Arqueología en la Universidad de Chile. Dos años más tarde, inauguró el Departamento de Antropología, del que también fue su director hasta 1975. Más tarde fue profesor en el Departamento de Estudios Humanísticos de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. En 1991 asumió como Decano de la Facultad de Ciencias Sociales en la misma casa de estudio superiores, cargo que desempeñó hasta 1999.

“Algunos estudios arqueológicos realizados en problema del paleolítico americano”, La crónica de Gerónimo de Bibar y los primeros años de la Conquista de Chile o  Manual de introducción a la antropología, forman parte de sus publicaciones.

En 1994 recibió el Premio Nacional de Historia transformándose en el primer investigador en esta área en alcanzar esta distinción.