Chana Orloff est née le 12 juillet à Tsaré-Constantinovska, une petite ville d'Ukraine, au sein d'une famille nombreuse. Sa mère et sa grand-mère exercent comme sages-femmes, tandis que son père, d'abord instituteur, doit se reconvertir en commerçant après l'interdiction pour les Juifs de travailler dans l'éducation. En 1905, la famille émigre en Palestine, où son père devient agriculteur. Chana aide alors ses parents en s'adonnant à des travaux de couture.

En 1910, Chana arrive à Paris et commence à travailler comme apprentie dans la maison de haute couture Paquin. L’année suivante, elle réussit avec brio le concours d’entrée de l’École des arts décoratifs. Elle fréquente ensuite l’Académie Marie-Vassilief, où elle fait la connaissance de plusieurs artistes renommés tels que Picasso, Foujita, Apollinaire et Modigliani. C'est à cette période qu'elle réalise sa première sculpture, un portrait de sa grand-mère à partir d’une photographie.

En 1916, Chana épouse le poète polonais Ary Justman. Ensemble, ils s'impliquent dans la revue d’avant-garde SIC, fondée par Pierre Albert-Birot. Leur fils Elie, surnommé Didi, naît deux ans plus tard. Malheureusement, en 1919, Ary meurt tragiquement de la grippe espagnole, laissant Chana seule avec leur enfant à Paris. Au début des années 1920, Chana devient une portraitiste reconnue dans la haute société parisienne, un domaine qui restera central dans son œuvre. En 1925, elle devient sociétaire du Salon d'Automne et expose ses œuvres à Paris et Amsterdam. Elle fait construire sa résidence-atelier à Paris, dans la villa Seurat, par l'architecte Auguste Perret.

En 1928, Chana voyage pour la première fois aux États-Unis et son exposition connaît un succès retentissant, qui sera ensuite relayé dans plusieurs autres galeries à travers le pays. En 1930, Chana reçoit la visite de Meïr Dizengoff, le premier maire de Tel-Aviv, qui sollicite son aide pour la création du musée de Tel-Aviv. Durant la construction du musée, elle réalise de nombreux portraits de personnalités artistiques, et sa première exposition dans ce musée en 1935 rencontre un grand succès.

Lorsque la Seconde Guerre mondiale éclate, Chana mène une vie précaire dans le Paris occupé. Malgré les dangers, elle continue de créer, notamment une série de petites pièces qu'elle baptise « sculptures de poche ». Prévenue à temps de l'imminence de son arrestation lors de la rafle du Vél' d'Hiv, elle parvient à fuir avec son fils vers la Suisse, où elle continue à produire et exposer. Après la guerre, Chana retrouve son atelier dévasté par les nazis. Elle reprend néanmoins son activité avec détermination et expose à la Galerie de France en 1946. Sa sculpture Le Retour, une œuvre poignante sur les souffrances des déportés, reçoit un accueil critique émouvant.

Les années suivantes marquent l'apogée de sa carrière, avec de grandes rétrospectives en Europe et aux États-Unis. En 1949, elle retourne en Israël, où elle continue de travailler et de créer des monuments pour l'État d'Israël. En 1961, une vaste rétrospective de son œuvre est organisée dans plusieurs musées d'Israël, et son travail continue de susciter l'admiration. Chana Orloff s’éteint en 1968 à Tel-Aviv, laissant derrière elle une œuvre marquante, célébrée pour sa puissance émotionnelle et son humanité.

Les œuvres de Chana Orloff sont exposées à la Galerie Larock-Granoff depuis 1927.