Orenburg on asutatud1743. aastal, kui Orenburgi piirikindlus viidi üle linna praegusse asukohta. Algselt asus kindlus kohas, kusOri jõgi suubub Uuralisse, umbes seal, kus asub tänapäevalOrsk. Asukoha muutusega jäeti nimi alles.
Enamik Orenburgi ümbritsevate territooriumite elanikke olidrändrahvad, ent Orenburgi linna elanikkond oli põhiliselt venekeelne.
1865. aastal jaotati Orenburgi kubermang keiserAleksander II korraldusel mööda kubermangu looduslikult jaotavatUurali mäestikku pooleks, moodustadesUfa kubermangu ja Orenburgu kubermangu, mille keskuseks määrati Orenburg. Seal asus kogu Orenburgi piirkonna sõjaline juhtOrenburgi kindralkuberner ehk sõjakuberner, kellele allusUfa linnas asuv Orenburgi piirkonna tsiviilkuberner.
Eraldatud kubermangud kuulusid siiski ühisesse Orenburgi kindralkuberneri võimkonda (Оренбургское генерал-губернаторство) kuni selle kindralkuberneri ametikoha likvideerimiseni1882. aastal.
Valitsebparasvöötme mandriline kliima kuuma ja kuiva suve ning parajalt külma ja lumevaese talvega. Kõige soojem kuu on juuli, mil keskmine õhutemperatuur on +22,1 °C. Kõige külmem kuu on jaanuar keskmise õhutemperatuuriga −13 °C. Õhutemperatuuri absoluutne maksimum oli1998. aasta juulis +43,2 °C, absoluutne miinimum oli1969. aasta jaanuaris −43,2 °C.
Sademetehulk on keskmiselt 356 mm (184–742 mm) aastas.
Haldusüksusena on linn munitsipaalmoodustis Orenburgi linn, mis jaguneb kaheks ringkonnaks: Põhjaringkond ja Lõunaringkond. Mõlemad ringkonnad jagunevad kaheks rajooniks. Linna haldusalas on 7 alevit ja 3 küla.