Le film était à l'origine destiné à être un court métrage, ce qui explique que le tournage s'est effectué en quatre jours et demi seulement.
A l'origine d'Orléans, il y a Virgil Vernier. Le cinéaste a eu l'idée de faire un film centré sur cette ville du Loiret en effectuant des recherches sur les mythologies liées aux femmes guerrières, et plus précisément sur les cérémonies en hommage à Jeanne d'Arc célébrées dans la ville depuis plus de six cent ans. En voyant les visages des jeunes filles désignées pour interpréter Jeanne d'Arc, il a eu envie de mettre en scène une histoire de destins tragiques dans cette ville.
Plutôt que de se rendre à Orléans pour s'imprégner de la ville et de son ambiance, Virgil Vernier a choisi de découvrir les lieux de manière purement virtuelle : en effet, le réalisateur a fait ses repérages sur Google Earth, ce qui lui a permis de trouver les endroits où il souhaitait tourner.
Orléans n'a pas de réel scénario. Plutôt que de rédiger et d'expliciter tout le film sur papier, le réalisateur s'est contenté d'imaginer une suite de séquences ; des lieux, des gens, des attitudes qu'il souhaitait filmer. Chaque prise était isolée du reste du film, et pouvait durer jusqu'à une heure. Le plus délicat était ensuite d'en isoler le bon moment, et de lui trouver une cohérence avec le reste du récit.
Pour obtenir le rôle de Joane, la comédienne Andréa Brusque s'est mise dans la peau d'une stripteaseuse professionnelle lors des auditions, en omettant volontairement de préciser qu'il ne s'agissait pas là de son véritable métier. Sans préambule, elle a fait une démonstration de ses talents de showgirl à Virgil Vernier, qui lui a donné le rôle. Ce n'est que quelques jours plus tard qu'elle lui a finalement avoué l'avoir dupé...
Au-delà d'une transposition moderne du mythe de Jeanne d'Arc, Orléans constitue avant tout un parallèle entre le destin de Joane, danseuse coincée dans des bas-fonds lubriques et celui de Jeanne, cette jeune femme qui décide de quitter sa ville pour sauver le royaume de France.
"Je me suis demandé ce qu’avait Jeanne d’Arc dans la tête quand elle a décidé de quitter sa province", explique le réalisateur, en poursuivant : "Quel fantasme l’a envahi au point que, comme possédée, elle n’ait plus peur de rien, que rien ne paraisse trop grand pour elle. Comme Joane qui (...) se projette en elle, elle aussi voudrait être le centre d’attention de toute une ville. Et puis entre ces deux femmes clouées à un poteau – la potence où Jeanne sera brûlée, la barre de pole dance dont Joane voudra s’arracher – il y a comme un motif commun, un rapprochement graphique que je voulais tenter."
Virgil Vernier signe ici son troisième long métrage, mais également sa première longue œuvre de fiction. En effet, le réalisateur avait auparavant réalisé deux documentaires - Chroniques de 2005 (2007) et Commissariat (2010). Orléans se démarque d'autant plus qu'il mélange plusieurs registres qui, sur papier, pourraient paraitre incompatibles, mais qui pourtant fonctionnent.