Владимир Агеносов родился 19 апреля 1942 года в городе Магнитогорск, Челябинская область. Окончил Магнитогорский государственный педагогический институт и аспирантуру МГПИ. Преподавал в 1964-1966 годах в альма-матер, затем в 1970-1976 годах в Московском институте молодежи. На сегодняшний день преподает в на кафедре истории журналистики и литературы ИМПЭ имени Грибоедова и Народном университете Китая.
Стажировался в Вульфсон-колледжисе Оксфордского университета, читал лекции в Германии, Сирии, Пекинском университете иностранных языков, в 2012-2015 годах Член Союза писателей Москвы. Член редколлегий «Литературоведческого журнала», реферативного журнала «Литературоведение». Печатается в журналах «Филологические науки», «Знамя», «Записки Русской академической группы США».
Агеносову принадлежат книги «Генезис философского романа», «XXVII съезд КПСС и актуальные проблемы советской литературы», «Творчество М.Пришвина и советский философский роман», «Советский философский роман», «Литература russkogo зарубежья», «Избранные труды и воспоминания», «Восставшие из небытия: Антология писателей Ди-Пи и второй эмиграции». Агеносов стал научным руководителем и редактором учебных комплексов по истории русской литературы ХХ века для старшеклассников, для студентов филологических факультетов и гуманитарных вузов с нефилологическим профилем. Школьный учебник под редакцией Агеносова выдержал множество переизданий и выдвигался на Государственную премию РФ. Учебник для вузов, созданный Агеносовым, получил первую премию МПГУ.
В 2009 Агеносовым был записан ряд лекций для образовательного проекта «Русская литература» канала «Бибигон».
Научные интересы Агеносова в 1980 - начало 1990 годов были связаны с явлением «философского романа», подробно проанализированном исследователем на примере творчества Л.Леонова, М.Булгакова, А.Платонова, Ю.Домбровского, А.Кима, Ч.Айтматова и других. В 1990 годы ученый увлекается историей русской эмиграции, особенно так называемой «второй волной» русской эмиграции, совпавшей по времени с Великой Отечественной. Его стараниями впервые на родине изданы сборник «Поэтессы русского зарубежья: Л.Алексеева, О.Анстей, В.Синкевич», сборник стихов поэта-эмигранта Н.Моршена «Пуще неволи». В 2002 им составлен сборник И.Буркина «Берег очарованный» и написано к нему предисловие.
Весной 2014 года в Дома русского зарубежья состоялась презентация книги профессора «Восставшие из небытия. Антология писателей Ди-Пи и второй эмиграции».
Под его руководством были защищены 8 докторских и более 36 кандидатских диссертаций. Среди его учеников, в частности, доктора филологических наук И.Н.Арзамасцева, Н.С.Выгон, Л.Л.Горелик, О.В.Дефье, Я.В.Солдаткина, кандидаты наук М.Г.Павловец, А.И.Грищенко.
В последние годы Агеносов активно отстаивает необходимость более полного изучения литературы, отмены ЕГЭ, с чем связаны его выступления в прессе и на телевидении.