Երեք Օրբելի եղբայրները՝ Ռուբէն, Լեւոն եւ Յովսէփ, նշանաւոր գիտնականներ եղած են։ Կրտսերագոյնը՝ Յովսէփ Օրբելի, հայ միջնադարեան պատմութեան նշանաւոր մասնագէտ դարձած է, երկար տարիներ ղեկավարելով Ս. Փեթերպուրկի աշխարհահռչակ «Էրմիտաժ» թանգարանը եւ հիմնադիր նախագահը ըլլալով Հայաստանի Գիտութիւններու Ազգային Ակադեմիային։
Յովսէփ Օրբելի ծնած է 20 Մարտ, 1887ին, Քութայիսի մէջ (Վրաստան)։ Թիֆլիսի դասական գիմնազիոնի մէջ իր ուսումը ամբողջացնելէ ետք, 1904ին ընդունուած է Ս. Փեթերպուրկի համալսարանը։ Հոն ուսանած է պատմութիւն եւ բանասիրութիւն, շրջանաւարտ ըլլալով 1911ին։
Ուսանողական տարիներուն, Օրբելի Արեւելեան Հայաստան ընկերացած է իր կովկասագէտ ուսուցիչին՝ Նիկողայոս Մառին, անոր հետ աշխատելով Անիի պեղումներուն մէջ։ Նաեւ ճամբորդած է Արցախի Խաչէնի շրջանը, հաւաքելով ու դասաւորելով վիմագրական նիւթեր (1909)։
Համալսարանը աւարտելէ ետք, Օրբելի մեկնած է Հայաստան, Անիի նորաբաց թանգարանի տնօրէնը դառնալով։ Մառի բացակայութեան, գլխաւորած է Անիի պեղումները։ Նաեւ ճամբորդած է Արեւմտեան Հայաստան (1911-1912), ուր հետազօտած է հայկական, սելճուքեան եւ ուրարտական կոթողներ եւ ուսումնասիրած՝ հայկական ու քրտական բարբառներ։
1912ին, Օրբելի Ռուսաստանի Կայսերական Հնագիտական Ընկերութեան անդամ ընտրուած է, իսկ 1914ին սկսած է հայագիտական ու քրտագիտական նիւթեր դասաւանդել Ս. Փեթերպուրկի համալսարանին մէջ։ 1916ին մասնակցած է ռուսական հնագիտական արշաւի մը Վանայ լիճի շրջանին։ Շարունակելով իր համալսարանական աշխատանքը, 1917ին նշանակուած է հայ-վրացական բանասիրութեան օգնական դասատու, իսկ 1919-1933ին՝ փրոֆեսոր։
Մինչեւ Ռուսական Յեղափոխութիւնը, Օրբելի շարք մը աշխատութիւններ հրատարակած է հայոց պատմութեան, հնագիտութեան եւ բանասիրութեան վերաբերեալ։ 1920ին աշխատանքի անցած է «Էրմիտաժ» թանգարանին մէջ, որուն տնօրէնը դարձած է 1934-1951 թուականներուն։ Թանգարանի արեւելեան արուեստի հաւաքածոները ճոխացուցած է, իր տեսակի աշխարհի գլխաւոր թանգարաններէն մէկը դարձնելով։ Պակաս կարեւորութիւն չէ ունեցած Օրբելի իբրեւ կովկասագիտութեան դպրոցի գլխաւոր դէմքը։
1938-1943ին, ականաւոր գիտնականը Խորհրդային Միութեան Գիտութիւններու Ակադեմիայի հայկական մասնաճիւղի նախագահը եղած է՝ համատեղութեամբ, իսկ այնուհետեւ՝ Հայաստանի Գիտութիւններու Ակադեմիայի հիմնադիրն ու նախագահը, ինչպէս եւ պատմութեան հիմնարկի առաջին տնօրէնը (1943-1947)։ 1953-1956ին, Խորհրդային Միութեան Գիտութիւններու Ակադեմիայի լեզուաբանութեան հիմնարկի աւագ գիտաշխատող եղած է, իսկ 1956-1961ին՝ արեւելագիտութեան հիմնարկի Լենինկրատի (այժմ՝ Ս. Փեթերպուրկ) բաժանմունքի հիմնադիր տնօրէն։ Լենինկրատի համալսարանի արեւելագիտութեան ճիւղի դասախօս (1955-1961) եւ տեսուչ (1955-1956) եղած է նոյն տարիներուն, ինչպէս եւ Մերձաւոր եւ Միջին Արեւելքի պատմութեան ամպիոնի վարիչ։
Յովսէփ Օրբելի մահացած է 2 Փետրուար, 1961ին, Լենինկրատի մէջ, ուր թաղուած է։