Ptaki z populacji europejskiej zimują w Afryce Subsaharyjskiej, z azjatyckiej głównie na subkontynencie indyjskim.

Orzełek w XIX wieku był w Polsce rzadkim ptakiem lęgowym. Przez cały XX wiek trwał regres populacji lęgowej, a pod koniec wieku uznawano go za skrajnie nielicznego ptaka lęgowego na wschodzie (5–10 par), choć ostatni potwierdzony lęg na terenie kraju miał miejsce w 1985 roku w Puszczy Białowieskiej. Rzadkość i nieregularność gniazdowania wynikała z tego, że Polska znajduje się na północnej granicy jego zasięgu. O gniazdowaniu jedynie wyjątkowo świadczą gniazda, a znacznie częściej tylko obserwacje ptaków. Na najnowszej Liście awifauny krajowej orzełek ma status „aktualnie nielęgowy”. Nadal jednak zalatuje do Polski; przykładowo w 2018 roku stwierdzono go 6 razy, co i tak było dużą liczbą w porównaniu z poprzednimi latami. Najczęściej widywany bywa w Puszczy Białowieskiej, na Lubelszczyźnie, w Bieszczadach i na Bagnach Biebrzańskich, gdzie gniazdował. W pozostałych regionach widywany sporadycznie. Przeloty odbywają się w kwietniu–maju (z tych miesięcy pochodzą najczęstsze obserwacje) oraz od sierpnia do września. W kraju spotyka się go jednak do końca listopada, a wyjątkowo w grudniu i lutym.