Você vai precisar iterar em cada resultado do DataTable e agrupar as informações de cada Order em um dicionário indexado pelo seu Id, para poder agregar nas mesmas instâncias de Order os OrderDetails.
O primeiro passo é tornar a lista de detalhes pública:
public class Order
{
//Precisa ser público, já que a modelagem sugere que um Order
//pode ter mais de um OrderDetails. Precisaremos adicionar
//mais detalhes ao iterar nas linhas do DataSet.
public List<OrderDetails> Details { get; set; }
//Mantive o OrderDetail sendo passado no construtor, já que o
//modelo explicita que um Order deve possuir ao menos um OrderDetail
public Order(OrderDetails detail)
{
this.Details = new List<OrderDetails>();
this.Details.Add(detail);
}
}
Agora sim podemos iterar nos resultados do DataSet e preencher a classe.
Vou assumir algumas premissas:
1) de que o Id de Order é uma String. Esta premissa baseia-se somente no fato de ser mais fácil lidar com String no exemplo. Faça as conversões necessárias para seu código.
2) de que seu Dataset já foi configurado e um DataTable já foi criado a partir dele. Caso esta premissa seja falsa, favor pesquisar antes sobre como acessar dados do DB via DataSet:
private IEnumerable<Order> GetOrdersFromDataTable(DataTable ordersTable)
{
var orderDict = new Dictionary<string, Order>();
foreach (DataRow dr in ordersTable.Rows)
{
var orderDetail = new OrderDetail();
//Todo: Preencher as propriedades do OrderDetail.
string id = dr["Id"].ToString());
if (!orderDict.ContainsKey(id))
{
var order = new Order(orderDetail);
//Todo: Preencher as propriedades do Order.
orderDict.Add(id, order);
}
else
orderDict[id].Details.Add(orderDetail);
}
return orderDict.Values;
}
Edição: Você perguntou se era possível preencher as classes com linq, mas acredito que você quis dizer Linq2Sql, que é uma ferramenta para abstrair o acesso à fonte de dados, mapeando tabelas em classes e permitindo consultas utilizando linq. Existe uma outra biblioteca, porém, chamada Entity Framework, mais robusta que a anterior, que veio para substituí-la. Se estiver interessado em saber mais, sugiro pesquisar sobre EF e tentar implementar um acesso ao seu banco utilizando-o. A documentação é extensa e há material inclusive em português. Caso tenha qualquer dúvida, faça outra pergunta no StackOverflow, para que esta não se torne ampla demais.