Profesionālo darbību sāka rokenrola popularitātes laikā 20. gs. 50. gados, visvairāk pazīstams kā dramatisku balāžu autors un izpildītājs. Izteiksmīgās plaša diapazona balss un bel canto dziedājuma dēļ dēvēts par "roka Karūzo" (the Caruso of rock, pēc analoģijas ar itāļu opertenoru Enriko Karūzo, Enrico Caruso) un "Lielo O" (the Big O).

Dzimis un audzis strādnieku ģimenē. Sestajā dzimšanas dienā no tēva dāvanā saņēma ģitāru. Kopš bērnības aizrāvās ar kantrīmūziku, astoņu gadu vecumā sacerēja pirmo dziesmu, gadu vēlāk uzvarēja Vernonas radiostacijas konkursā un turpmāk sestdienās dziedāja radio ēterā. 13 gadu vecumā izveidoja grupu, ar ko uzstājās gan radio, gan koncertos.

1956. gadā R. Orbisons sāka sadarboties ar ievērojamāko ritmblūza un rokenrola ierakstu kompāniju Sun, kuras īpašnieks un producents Sems Filipss (Sam Philips) jaunajā dziedātājā saskatīja rokabilī izpildītāja potenciālu. Tomēr R. Orbisons, kura lielākais panākums ilgu laiku palika mērenu ievērību guvušais debijas singls Ooby Dooby, nespēja pilnvērtīgi konkurēt ar tādiem Sun ierakstu māksliniekiem kā Elviss Preslijs (Elvis Presley); Džerijs Lī Lūiss (Jerry Lee Lewis); Karls Pērkinss (Carl Perkins) un Džonijs Kešs (Johnny Cash). Kad R. Orbisona dziesmu Claudette (veltījums viņa vēlākajai dzīvesbiedrei) ieskaņoja populārais duets The Everly Brothers, mūziķis pat apsvēra iespēju atteikties no izpildītāja ampluā un pilnībā nodoties autora karjerai.

Sun studijā Memfisā (Tenesī pavalstī, ASV) R. Orbisons atgriezās 1985. gadā, kopā ar Dž. L. Lūisu, K. Pērkinsu un Dž. Kešu ieskaņojot E. Preslijam veltītu albumu Class of ’55 (1986).

Būtisks pavērsiens notika 60. gadu sākumā, R. Orbisonam vienojoties par sadarbību ar ierakstu kompāniju Monument. Kaut dziedātājs joprojām izpildīja arī rokenrola un rokabilī skaņdarbus, Monument īpašnieks un producents Freds Fosters (Fred Foster) novērtēja viņa talanta daudzpusību un konstatēja, ka R. Orbisona vokālās dotības īpaši spilgti izpaužas melodramatiskās balādēs, ko viņš izpildīja emocionāli jutīgā un dramatiski sakāpinātā manierē, kas vairāk atgādināja operdziedāšanu nevis rokenrola vai popmūzikas priekšnesumu.

1960. gadā lielus panākumus – Nr. 2 ASV, Nr. 1 Anglijā un vairākās citās valstīs – guva R. Orbisona sentimentālā popbalāde Only the Lonely (Know the Way I Feel). Tās sasniegumi aizsāka daudzu hitu sēriju (Running Scared; Crying; Leah; Working for the Man; In Dreams; Blue Bayou u. c.), kas viņu padarīja par pasaules mēroga slavenību. Šīs dziesmas, kas bieži stāstīja par nepiepildītu vai zaudētu mīlestību, neīstenotiem sapņiem un vientulību, iezīmēja romantiska cietēja un neveiksminieka tēlu, kas turpmāk nebija atdalāms no R. Orbisona publiskā veidola.

1963. gadā R. Orbisons kopā ar pirmo albumu nesen izdevušo grupu The Beatles veica koncertturneju pa Lielbritāniju, un turpmāk bija viens no nedaudziem amerikāņu mūziķiem, kam izdevās saglabāt pozīcijas britu invāzijas kulminācijas laikā, kad vairums amerikāņu mākslinieku piedzīvoja strauju popularitātes kritumu. 1964. gadā viņš laida klajā divus no saviem vispazīstamākajiem singliem –  It’s Over un Oh, Pretty Woman; abi sasniedza 1. vietu gan ASV, gan Anglijā.

60. gadu 2. pusē, līdz ar hipiju kustības un rokmūzikas straujo uzplaukumu, R. Orbisona repertuārs un izpildījuma maniere masu publikas uztverē zaudēja aktualitāti. Popularitātes mazināšanās sakrita ar radošu apsīkumu, kā arī personiskās dzīves sarežģījumiem un traģēdijām: laulības izjukšanu un atjaunošanu, sievas nāvi satiksmes negadījumā un divu bērnu bojāeju ugunsgrēkā.

Pēc desmit aizmirstībā aizvadītiem gadiem, 1976. gadā Anglijas albumu topa 1. vietu sasniedza R. Orbisona hitu izlase un turpmāk viņa dziesmas savā repertuārā iekļāva arvien vairāk jaunās paaudzes mūziķu. 1977. gadā lielus panākumus guva Blue Bayou Lindas Ronstades (Linda Ronstadt) versijā, 1980. gadā par starptautisku hitu (Nr. 5 ASV, Nr. 1 Anglijā) kļuva Dona Maklīna (Don McLean) izpildītā Crying, bet gadu vēlāk R. Orbisons saņēma pirmo Grammy balvu par dziesmu That Lovin’ You Feelin’ Again, kas iedziedāta duetā ar Emilū Herisu (Emmylou Harris). Savukārt 1982. gadā viņa dziesmu Oh, Pretty Woman ieskaņoja smagā roka grupa Van Halen.

R. Orbisona atgriešanos aktuālās populārās kultūras apritē īpaši veicināja dziesmas In Dreams vairākkārtējs skanējums režisora Deivida Linča (David Lynch) filmā “Zilais samts” (Blue Velvet, 1986), kā arī Oh, Pretty Woman izmantojums režisora Gerija Māršala (Garry Marshall) filmā "Jaukā sieviete" (Pretty Woman, 1990). 

1987. gadā klajā nāca izlases albums In Dreams: Greatest Hits, kurā R. Orbisons no jauna iedziedājis savas slavenākās dziesmas; savukārt filmas “Slēpjoties” (Hiding Out, režisors Bobs Džiraldī, Bob Giraldi, 1987) vajadzībām viņš veica atkārtotu senā hita Crying ieskaņojumu ar k. d. lengu (k. d. leng), kas tika novērtēts ar Grammy balvu kategorijā Labākā kantrī sadarbība ar vokālu (Best Country Collaboration with Vocals).

1987. gadā notika arī pati nozīmīgākā R. Orbisona uzstāšanās karjeras vēlīnajā periodā – kabeļtelevīzijas kanāla Cinemax koncertšovs A Black and White Night, kurā dziedātāja pavadītājsastāvā līdzās E. Preslija grupai TCB Band ietilpa virkne ievērojamu mākslinieku, kas apliecināja cieņu savas jaunības muzikālajam iedvesmotājam: Brūss Springstīns (Bruce Springsteen); Toms Veitss (Tom Waits); Elviss Kostello (Elvis Costello); Bonija Raita (Bonnie Raitt) un citi. Lielu ievērību guvušais televīzijas šovs pilnībā atjaunoja publikas un mūzikas industrijas interesi par mūziķi, kurš nedaudz vēlāk iekļāvās plašu uzmanību piesaistījušā roka klasiķu supergrupā Traveling Wilburys; Bobs Dilans (Bob Dylan, viens no grupas dalībniekiem) sākotnēji to ierosināja nosaukt par godu R. Orbisonam – Roy and the Boys (angļu ‘Rojs un zēni’).

Vienlaikus ar Traveling Wilburys debijas albuma sesijām R. Orbisons ieskaņoja arī soloalbumu Mystery Girl; radīts sadarbībā ar vairākiem producentiem (Džefs Linns, Jeff Lynne; Maiks Kembels, Mike Campbell; Tībons Bērnets, T-Bone Burnett; Bono, Bono; Barbara Orbisone, Barbara Orbison, – dziedātāja otrā dzīvesbiedre bija arī viņa menedžere). Tas saturēja gan dziedātāja oriģinālsacerējumus, gan dziesmas, ko speciāli viņam rakstījuši E. Kostello, grupas U2 dalībnieki Bono (Bono) un Edžs (The Edge) un citi autori.

R. Orbisons nomira 52 gadu vecumā sirdslēkmes rezultātā, būdams sen nepiedzīvotu radošu un komerciālu panākumu virsotnē. Dažas nedēļas pirms viņa nāves iznākušais Traveling Wilburys albums Traveling Wilburys Vol. 1 (1988) tika izvirzīts Grammy balvai kategorijā Gada albums (Album of the Year), bet Mystery Girl (1989), kas nāca klajā divus mēnešus vēlāk, kļuva par viņa visveiksmīgāko albumu ASV (5. vieta Billboard topā). Panākumus guva arī tā singls You Got It, ko R. Orbisons sacerējis ar vēl diviem Traveling Wilburys mūziķiem – Dž. Linnu un Tomu Petiju (Tom Petty). Savukārt Traveling Wilburys otrais albums Traveling Wilburys Vol 3. (1990), kas ierakstīts jau pēc R. Orbisona nāves, veltīts viņa piemiņai.

Kaut arī R. Orbisona vārds saistīts ar rokenrola uzplaukuma laiku 20. gs. 50. gados, viņa profesionālās darbības spilgtākais periods sākās 60. gados, kad žanra sākotnējā aktualitāte jau mazinājās. Turklāt Lielais O nebija tipisks rokenrola mūziķis – gan viņa āriene (jau agrā jaunībā R. Orbisons izskatījās ievērojami vecāks par saviem gadiem, turklāt tuvredzības dēļ valkāja biezstiklu brilles; 1963. gadā dziedātājs tās pazaudēja un turpmāk viņa publiskā tēla neatņemama sastāvdaļa bija melnas saulesbrilles, kas izraisīja baumas par redzes zaudējumu), gan statiski nekustīgais, vienmēr melnā tērptais stāvs uz skatuves ievērojami atšķīrās no jauneklīgi enerģisko, dumpīgumu un seksualitāti izstarojošo rokenrola izpildītāju vairuma. Arī viņa repertuārs (īpaši paša sacerējumi), skumji sentimentālie dziesmu teksti un F. Fostera producētie ieraksti ar niansētiem stīgu ansambļa un fona vokālu aranžējumiem nereti bija stilistiski tuvāki popmūzikai nevis ritmblūza robustajā ekspresijā balstītā rokenrola skanējumam. Tieši romantiski melanholiskā identitāte noteica R. Orbisona unikalitāti agrīnā rokenrola kontekstā, to bagātinot ar jutīgi introvertu mentalitāti, kas radusi atbalsi daudzu nākamo paaudžu mūziķu jaunradē: B. Springstīns; Kriss Aizaks (Chris Isaak); Niks Keivs (Nick Cave); Morisijs (Morrissey), Ričards Houlijs (Richard Hawley) un citi.

E. Preslijs Lielo O sauca par “izcilāko dziedātāju pasaulē”, bet Džons Lenons (John Lennon) vairākkārt minējis, ka pirmais lielais Beatles hits Please Please Me radīts tiešā R. Orbisona dziesmu ietekmē.

R. Orbisons uzņemts Rokenrola slavas zālē (Rock and Roll Hall of Fame, 1987) – svinīgajā inaugurācijas ceremonijā B. Springstīns, atceroties sava albuma Born to Run (1975) tapšanu, teicis: “Es gribēju vārdus kā Bobam Dilanam un skanējumu kā Filam Spektoram (Phil Spector), bet visvairāk es gribēju dziedāt kā Rojs Orbisons. Tagad visi zina, ka neviens nedzied kā Rojs Orbisons.”

Mūziķis uzņemts arī Dziesmu autoru slavas zālē (Songwriters Hall of Fame, 1989), viņam piešķirtas sešas Grammy balvas, ieskaitot godalgu par Mūža ieguldījumu (Lifetime Achievement Award, 1998).

Blue Angel (Džo Melsons, Joe Melson); Blue Bayou (Dž. Melsons); Claudette; Crying (Dž. Melsons); Falling; In Dreams; You Got It (Dž. Linns/T. Petijs); It’s Over (Bils Dīzs, Bill Dees); Lana (Dž. Melsons); Leah; Not Alone Anymore• (Traveling Wilburys); Oh, Pretty Woman (B. Dīzs); Only the Lonely (Know the Way I Feel) (Dž. Melsons); Running Scared (Dž. Melsons); Uptown (Dž. Melsons); Working for the Man

* iekavās minēti līdzautori

• izpilda ar Traveling Wilburys

Roy Orbison at the Rock House (Sun, 1961); Lonely and Blue (Monument, 1961); Crying (Monument, 1962); In Dreams (Monument, 1963); Orbisongs (Monument, 1965); Oh, Pretty Woman (London, 1964); There Is Only One Roy Orbison (MGM, 1965); The Roy Orbison Way (MGM, 1966); Roy Orbison Sings Don Gibson (MGM, 1967); The Fastest Guitar Alive* (MGM, 1967); Cry Softly Lonely One (MGM, 1967); Hank Williams the Roy Orbison Way (MGM, 1970); Roy Orbison Sings (MGM, 1972); Memphis (MGM, 1973); Mystery Girl (Virgin, 1989)

* dziesmas tāda paša nosaukuma filmai