Другой завод Орлов-Чесменский основал в Воронежской губернии, в селе Хренове: в 1776 г. Екатерина Великая подарила его огромным поместьем. Из более чем 120 га плодороднейших пахотных земель и лугов Орлов сотню га отвел под территорию грандиозного конезавода. Сюда в течение двух лет перевозились лошади. Проект Хреновского конезавода разрабатывал архитектор Дементий Иванович Жилярди, по происхождению итальянец, восстановивший сожженное в войне 1812 г. здание Московского университета. Здесь были предусмотрены стойла для кобыл и жеребцов, родильное помещение, манежи, каждый площадью в 120 м2, ветлечебница, множество подсобных помещений и жилища для работников, приписанных к заводу, которых насчитывалось более 10 тысяч человек. Все здания возводились из камня, чтобы уж навсегда; конюшни Хреновского конезавода стоят и теперь, как стояли при отце-основателе более 200 лет назад.
По мысли А. Орлова, не все привозные породы вполне приживались в условиях сурового русского климата, и он задался целью вывести породу, сочетающую в себе лучшие качества скаковых лошадей Аравии и Британии с выносливостью донских и кавказских. В заводах Орлова зоотехники работали одновременно над выведением верховой и легкоупряжной пород. Алексей Григорьевич собрал уникальную библиотеку по зоотехнике и селекции (куда делись эти книги, среди которых были и очень редкие, после его смерти, неизвестно); он подбирал себе единомышленников и помощников среди собственных крепостных, — тренеров, селекционеров, жокеев, отправляя самых способных учиться за границу. Со временем в Островском и Хреновском заводах сложилась особая система содержания и тренировки знаменитых орловских рысаков, аналогов которой не было в мире. Верховая порода, выведенная А. Орловым и его многочисленными помощниками, стала очень популярной в России уже в XIX в. Ее представители прекрасно приспосабливались к различным климатическим условиям. В 1867 г. орловские верховые были впервые представлены миру: на Всемирной выставке в Париже победителями стали жеребцы Фазан, Факел и Франт.
При жизни Орлова в табунах обоих его конезаводов было кобылиц до полутысячи голов, а общее число лошадей, включая молодняк, доходило до 3 тысяч! Но здесь же, в селе Хреново, Орлов содержал и других животных. Кроме лошадей, он занимался разведением бойцовых гусей и петухов, канареек и почтовых голубей. Чистокровные голуби разных пород, графские любимцы, были перевезены в Воронежскую губернию из Москвы. На каждого заводилась особая карточка, куда вписывалась родословная, и по чистоте крови эти голуби могли соперничать со многими дворянами России. Почтовые голуби тренировались особым образом: их в определенное время вывозили за 80 км от дома и выпускали, привязывая каждому к ногам записки, где значилось точное время вылета. За присланных императрице голубей А. Орлов был отблагодарен ею лично, как о том упоминает секретарь Екатерины А, В. Храповицкий в «Памятных записках», и еще в XIX в. в Москве были популярны орловские почтовые голуби. Красные бойцовые петухи, выведенные Алеханом на основе английских бойцовых, частенько побивали соперников в петушиных боях, что доставляло немало удовольствия его братьям.
В поместьях Орлова содержались также овцы и бараны, волы, которых охраняли породистые бульдоги, выписанные графом из Англии (граф Алексей, как и все прочие Орловы, по словам современников, был известным англофилом). Овец и баранов, огромных, каких не было нигде в Европе, и на удивление ручных, а также блюда, приготовленные из их мяса, с удовольствием вспоминает англичанин Кокс, неоднократно бывавший у Орлова во время своего пребывания в Москве.