Orihime Inoue tem cabelos castanho‑laranjados longos, com franja atrás das orelhas e grampos. Ela só tira os grampos quando vai dormir – aparece sem eles no episódio 64 ao acordar – pois os usa em homenagem ao irmão. O cabelo permanece usado por muito tempo como sinal de honra à promessa feita por Tatsuki Ariasawa para protegê‑la. Seus seios grandes são, ocasionalmente, alvo de piadas na série. Orihime também possui uma cabeça incrivelmente dura que já machucou Uryū, Chad e Ichigo; a única pessoa capaz de danificá‑la foi Yachiru Kusajishi em cena cômica enquanto ela estava sobre os ombros de Kenpachi Zaraki. Seus olhos são amarelo‑laranja/marrom nas fotos coloridas do mangá, mas cinza no anime.

Ela é amigável, tem humor próprio, sensível e gentil. Parece ingênua e desorientada, o que contrasta com suas notas excepcionalmente altas na escola. Não demonstra interesse em tecnologia: um membro do Clube de Artesanato diz que não é esperta o suficiente para usar celular, por isso não possui um. Segundo Tatsuki, Orihime tem a habilidade de lutar como faixa‑preta, embora na versão inglesa seja chamada de faixa‑amarela.

Orihime cozinha e prova comidas estranhas em casa, mas também gosta de pratos normais. Além de Rangiku Matsumoto e possivelmente Tessai Tsukabishi, ninguém compartilha seus gostos. Sua comida favorita é pasta de feijão vermelho; ela adora colocar manteiga em batatas doces. Tende a se lançar em situações sem pensar, ocasionando consequências embaraçosas. Em um momento, as alunas perguntam a Rukia se sente algo por Ichigo; quando Rukia nega, Orihime fica desapontada porque, se sentisse, seriam duas garotas contra um menino e “a equipe feminina” venceria, o que não faz sentido.

Ela também tem imaginação hiperativa, imaginando cenários implausíveis – como se retratar de robot futurista altamente destrutivo ao responder “Como você se vê no futuro?” quando a pergunta se refere à ocupação desejada. Orihime demonstra ser perceptiva, principalmente em relação a Ichigo Kurosaki. Ela está apaixonada por ele; os sentimentos só se tornam mais evidentes com o tempo no mangá e anime. Revelou esses sentimentos tanto para Rangiku Matsumoto quanto para Ichigo, mesmo quando ele estava dormindo. Também tem incrível capacidade de detectar Ichigo pelo odor e sentir sua pressão espiritual, mesmo mascarado pelo visor.

Orihime vive sozinha na cidade de Karakura, onde a história acontece, e conta com o apoio de parentes que moram em outro lugar. Antes disso, vivia com seu irmão mais velho, Sora, 15 anos maior. Ela e Sora foram criados por um pai bêbado e uma mãe infiel, que sempre discutiam e batiam nos filhos; não se sabe se os pais ainda vivem. Quando Sora completou dezoito anos, fugiu com Orihime, então com três anos, e a criou desde então. Por seis anos viveram em harmonia apesar da bullying escolar por causa do cabelo longo. Um dia Sora deu à Orihime um par de grampos; ela recusou usar porque os considerava infantis. No mesmo dia, Sora sofreu acidente de carro e morreu na clínica Kurosaki. Desde então Orihime usa os grampos. Um ano após a morte de Sora, conheceu Tatsuki, que a defendeu dos valentões. Eles tornaram‑se melhores amigos desde então.