Sohn des Ffter Kaufmanns und Kunstfreunds Heinrich Anton C.-d’Orville (1790-1875).
Von 1831 bis 1840 Schüler der Musterschule. Ausbildung als Architekt zunächst am Städel bei Hessemer und Zwerger, dann in Karlsruhe und Berlin. Während eines aus gesundheitlichen Gründen notwendigen Aufenthalts in Italien (ab 1849) entschloss sich C. 1853, zur Malerei überzugehen, und nahm Unterricht bei Hasselhorst in Rom. 1859 Rückkehr nach Ffm., wo C. als Maler tätig war. Außer einem Porträt seines Vaters schuf er zwölf Kreidekartons zu Goethes „Hermann und Dorothea“ und einen „Wilhelm-Tell“-Zyklus. Sein eigentliches Wirkungsfeld aber fand C., als 1869 das Historische Kabinett gegründet wurde. 1870 ging aus dem Kabinett das Historische Museum hervor, als dessen Gründer C. gilt. C. war zunächst als Konservator für das Museum tätig. Seiner Initiative und seinem unermüdlichen Sammeleifer ist der Ausbau des Instituts zu verdanken. Als Mitglied der Ausgrabungskommission war er an den Ausgrabungen im Stadtgebiet beteiligt. Mitbegründer des Vereins für das Historische Museum. 1877 wurde C. zum ersten Direktor des Historischen Museums ernannt, das im folgenden Jahr (1878) eröffnet wurde. C. plante die Erweiterung des Museums durch einen Neubau, dessen Ausführung er jedoch nicht mehr erlebte.
Mitglied des Ffter Künstlervereins, dessen Vorstand er ab 1862 angehörte und dessen Vorsitzender er seit 1870 war. Seit 1863 leitete C. in dem Verein die von ihm begründete Sammlung der Arbeiten von in Ffm. lebenden Künstlern. Später wurde er Ehrenpräsident des Künstlervereins. Mitbegründer und stellvertretender Vorsitzender (bis 1885) des Mitteldeutschen Kunstgewerbe-Vereins, dessen Ausstellungskommission er angehörte. Vorstandsmitglied des Vereins für Geschichte und Altertumskunde. Mitbegründer und Vorsitzender des Dombauvereins, dessen Bestrebungen zur Wiederherstellung des Doms nach dem Brand von 1867 er tatkräftig unterstützte. Seit 1877 Mitglied der Verwaltung der Freiherr Anselm Salomon von Rothschild’schen Stiftung zur Beförderung des Kunstgewerbes. Seit 1885 Mitglied in der Goethehaus-Kommission des Freien Deutschen Hochstifts. Seit 1900 Mitglied des Zentralkomitees der neu gegründeten Gesellschaft zur Erforschung jüdischer Kulturdenkmäler.
Verfasste u. a. „Jakob Heller und Albrecht Dürer“ (1871) sowie Ausstellungskataloge.
Zahlreiche Auszeichnungen durch die Vereine und Stiftungen, in denen C. wirkte.