Пионерский лагерь «Орленок» создавался для школьников младшего возраста. Впервые идею о санатории для малышей озвучили на Всероссийской конференции пионервожатых в Новосибирске в 1957 г. Земли под лагерь искали по всей России: рассматривали и Байкал, и окрестности Анапы. Подходящее место по пути в Сочи нашли первый секретарь Краснодарского крайкома КПСС Дмитрий Полянский и корреспондент газеты «Правда» Олег Дормадехин. Они подготовили материалы и попросили ЦК КПСС возвести новый пионерский лагерь в Туапсинском районе Краснодарского края. Постановление Совета министров РСФСР на этот счет вышло в 1959 г.

Под строительство «Орленка» выделили 330 га в районе поселка Новомихайловский. Территория растянулась примерно на 5 км вдоль Черного моря. Прообразом нового лагеря стал «Артек», а главным конструктором – Исаак Кауфман. Под его руководством архитекторы хотели построить город будущего. Модернистский проект получил Гран-при международных выставок в Варшаве и Монреале в 1967 г. Возводили лагерь по законам комсомольской стройки. На место командировали молодых строителей из Краснодара, Баку, Туапсе и Москвы. На сами работы выделили 30 млн руб.

Первая смена длилась около 45 дней и заехала в «Орленок» 12 июля 1960 г. Путевки получили примерно 520 детей из 37 регионов РСФСР. Вожатые прибыли на теплоходе «Грузия» из «Артека» – крымские коллеги организовали педагогам курсы подготовки. На тот момент постоянный лагерь еще не построили. Первые воспитанники въехали в палатки. Официальная церемония открытия Всероссийского пионерского лагеря «Орленок» прошла 15 июля 1967 г. Ее отметили воскресником. Пионеры сами чистили пляжи и парковые территории и высаживали цветы. Главные здания достроили только к 1977 г.

Комплекс зданий на территории «Орленка» стал модернистским архитектурным памятником. Его сдавали в несколько этапов. В 1963 г. в строй ввели приемный корпус и пирс. Последний продлили в Черное море на 300 м. Конструкция по тем временам считалась необычной. Возводили ее специалисты из нефтяной отрасли. В 1964 г. открыли первый спальный корпус «Звездный». Он задал футуристический вид всего детского лагеря. Проект подготовили архитекторы-конструктивисты и лауреаты Госпремии РСФСР Михаил Файнберг и Михаил Чернов. В конструктивистском стиле построили еще около 10 объектов, самыми известными из которых стали Дворец культуры и спорта с наклонными стенами и Дом вожатых из розового армянского туфа. Комплекс зданий «Орленка» отмечен Госпремией РСФСР.

Название первого корпуса «Звездный» стало пророческим. В разные годы в «Орленке» побывали космонавты Юрий Гагарин, Алексей Леонов и американский астронавт Бенджамин Элвин Дрю. Космонавт Алексей Серебров в молодости работал здесь вожатым и взял с собой значок «Орленка» на орбиту. В 1976 г. советский астроном Людмила Журавлева открыла астероид неправильной формы и назвала его в честь лагеря Орленком (Orlen). На территории здравницы работают музей отечественной космонавтики и астрономическая обсерватория. В ней используются телескопы Celestron (диаметр зеркал 150 и 203 мм) и Zeiss (100 мм), который помогает наблюдать не только за планетами, но и за Солнцем. Телескоп Meade 12' (305 мм) позволяет детям делать астрономические фотографии. Всего в распоряжении «орлят» десять современных телескопов.

В отличие от «Артека» «Орленок» не считался международным центром и чаще занимался патриотическим воспитанием. В 1971 г. стройотряд одного из мединститутов заложил на территории лагеря фундамент заставы «Дозорная». Будущим врачам помогали военнослужащие из Сухумского погранотряда, они оснастили пункт средствами связи и наблюдения. Через год на заставе появились юные пограничники. Параллельно в лагере проводили слеты детей – инспекторов ГАИ. В 1980 г. «Орленок» «за плодотворную работу по воспитанию пионеров и школьников в духе коммунистической сознательности» наградили орденом «Знак Почета». В 1991 г., после распада СССР, «Орленок» реорганизовали в российский детский юношеский центр.

В 1992 г. активисты из Японии поставили на территории лагеря Столб мира. На камне высекли надписи на русском, английском и японском языках: «Да будет мир человечеству во всем мире». Памятник посвящен одной из акций «орлят». В 1980-е они попросили пароходства СССР запустить в океаны колбы с мирными посланиями. В Индийском океане это сделал теплоход «Острогожск», в Атлантическом – теплоходы «Юстас Палецкис» и «Леонидзе», в Тихом – теплоходы «Николаевск» и «Художник Жуков». Последнее выловил из Японского моря рыбак Иосихиро Мотои.

Гимном лагеря считается песня «Орлята учатся летать»: «Орлята учатся летать. / Им салютует шум прибоя, / В глазах их – небо голубое… / Ничем орлят не испугать, / Орлята учатся летать». Песню написали композитор Александра Пахмутова и поэт Николай Добронравов в 1965 г. В 1990-х ее переосмыслили музыканты из группы «Любэ». Они пели про героев новой России: «Орлята учатся летать. / Прости, страна, забавы их, / Прости, народ российский. / Птенцов окраин городских / Ждет дальний путь армейский. / Орлята учатся летать».

В 2003 г. всероссийский центр посетил президент России Владимир Путин. Он стал первым главой государства, который приехал в «Орленок». После визита Путина в лагере провели реконструкцию и построили новый корпус «Олимпийский».

В 2008 г. по поручению президента России Дмитрия Медведева «Орленок» принял 188 детей из Китая. Они пострадали от катастрофического землетрясения в провинции Сычуань. Во время этой смены лагерь посетил посол КНР в России Лю Гучан. Затем китайские школьники регулярно приезжали в «Орленок». За одну смену центр может принять около 3500 отдыхающих.

В 2009 г. в «Орленке» открыли комплекс для проведения тренировок и соревнований по мотокроссу. На территории лагеря проходят первенства России и мира по этому виду спорта. В частности, в «Орленке» побывал чемпион мира Гарри Эвертс. Также в лагере проводили юниорский чемпионат Европы по городкам и международные турниры по уличными видам. В центре введен «орлятский норматив» – комплекс испытаний ГТО. В 2014 г. «Орленок» поучаствовал в эстафете олимпийского огня XXII зимних Игр в Сочи.

По традиции центр занимается не только спортивным развитием. В местной школе «Роскосмос» организовал аэрокосмический класс, Следственный комитет России – класс криминалистики, Казначейство РФ – финансовой грамотности, Росприроднадзор – экологии. На территории лагеря также работает «Школа «Росатома». В 2018 г. специально для детей создали палаточный лагерь с военным укладом и традициями – «Юнармеец».