Член Президиума Российской академии наук.

Владимир Бетелин родился 8 августа 1946 года в городе Кинешма, Ивановская область. Высшее образование получил в 1970 году, окончив механико-математический факультет Московского государственного университета. Затем, до 1986 года работал в Лаборатории вычислительных методов кафедры общих проблем управления мехмата МГУ и преподавал там же. Позднее получил ученую степень доктора физико-математических наук и звание профессора МГУ.

Вокруг Бетелина в 1970-х годах сложилась неформальная группа из молодых преподавателей и студентов мехмата, объединенных интересом к системному программированию. На встречах участников группы обсуждались вопросы методологии структурного и объектно-ориентированного программирования и технологии создания компиляторов и многое другое. Именно в ходе таких обсуждений ученый предложил понятие «исполнителя» как один из способов реализации концепции объектно-ориентированного программирования. 

Первой разработкой группы, получившей практическое применение, стала мониторная система АСФОР - автоматизированная программная система, предназначенная для ускоренного выполнения студенческих заданий в пакетном режиме. Она отличалась высокой производительностью и была внедрена в МГУ, Национальном исследовательском университете «МЭИ», университете «МИСиС». Позднее под руководством ученого создана и внедрена в эксплуатацию система ЭКСПРЕСС, специализированная многотерминальная диалоговая система для компьютеров серии ЕС ЭВМ.

С 1984 по 1986 года возглавлял лабораторию Научного совета по комплексной проблеме «Кибернетика» Российской академии наук. В 1986 году перешел на должность заместителя директора по научной работе в Институт автоматизации проектирования РАН. С 1989 по 1990 года исполнял обязанности директора института. В те годы под руководством Бетелина созданы и внедрены на Производственном объединении «ЗИЛ» основные программные компоненты машиностроительных Систем автоматизированного проектирования, а также семейство графических рабочих станций «Беста».

В период с 1990 по 2015 года занимал пост директора Научно-исследовательского института системных исследований РАН, где под его руководством проведен большой цикл исследований, связанных с разработкой методологии и технологии создания программно-аппаратных комплексов для решения задач в реальном времени при работе в жестких условиях эксплуатации, создано и внедрено в серийное производство семейство современных ЭВМ специального назначения. С 1997 года также являлся директором в Институте микротехнологий «Курчатовский институт»; в 2005 году стал вице-директором института.

В 2016 году конференцией научных работников Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук Владимир Борисович назначен научным руководителем института.

Бетелин занимает пост заведующего межфакультетской Кафедрой высокопроизводительных вычислений МГУ имени М.В. Ломоносова. Подготовил 1 доктора и 8 кандидатов наук. Является Действительным членом РАН по Отделению нанотехнологий и информационных технологий. Входит в состав научного совета Фонда «Сколково».

Владимир Борисович является Лауреатом Государственной премии Российской Федерации, награжден медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени и орденом Дружбы.