Владимир Клименко родился 26 ноября 1949 года в городе Москва. В 1966 году с золотой медалью окончил среднюю школу № 46 города Москвы и поступил на факультет промышленной теплоэнергетики МЭИ.
В 1966-1972 годы - студент. В 1972-1975 годы - аспирант МЭИ. В 1975 году защитил кандидатскую диссертацию на тему «Исследование переходного и пленочного кипения криогенных жидкостей».
С 1975 года работал на кафедре Криогенной техники МЭИ: младший научный сотрудник, ассистент, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник, профессор. В 1985 году защитил докторскую диссертацию на тему «Процессы двухфазного теплообмена с жидкими криоагентами и разработка оптимальных методов их расчета».
В 1988 году организовал и возглавил Лабораторию глобальных проблем энергетики в МЭИ. В 1977-1978 годах был стажером Отделения инженерных наук Оксфордского университета. В 1988-1989 годах - приглашенный профессор Технического университета Хельсинки. В 1991-93, 1996, 1998, 2002, 2004, 2006, 2010, 2012, 2013 годах - стипендиат Фонда Александра фон Гумбольдта, работал в Вестфальском и Рейнском университетах. Член Международной Академии наук, Российской и Международной академий холода, член Русского географического общества, Национального географического общества США.
Клименко В.В.внес крупный вклад в исследования теплообмена при кипении и течении двухфазных потоков. Им выполнен большой цикл экспериментальных работ по переходному и пленочному кипению в большом объеме. Предложена гипотеза об аналогии между процессами теплообмена при пленочном кипении и вынужденном обтекании тела потоком газа, на основе которой разработана единая теория пленочного кипения в большом объеме и предложены соотношения для интенсивности теплоотдачи на поверхностях произвольного размера и ориентации при давлениях от тройной точки до критического.
Проведены обширные экспериментальные исследования теплообмена при вынужденном двухфазном течении в каналах различной ориентации. На основе обобщения всего доступного в настоящее время экспериментального материала были получены универсальные соотношения для расчета теплообмена в каналах произвольного размера и ориентации. Эти соотношения получили широкое признание в мире и внесены в справочные издания и учебные пособия не только в нашей стране, но также в США, Индии, Японии и Канаде.
Выполнен большой цикл исследований кризиса пленочного кипения в большом объеме, установлена зависимость положения точки кризиса от давления, рода жидкости, материала поверхности нагрева, ее размера и конфигурации. Разработаны соотношения для расчета положения точки кризиса пленочного кипения, описывающие все без исключения известные экспериментальные данные.
По его инициативе в 1988 году была создана Лаборатория глобальных проблем энергетики, первая в нашей стране начавшая широкие междисциплинарные исследования процессов взаимодействия производства и потребления энергии на окружающую среду и климат, создание и сопровождение комплексных баз данных по основным антропогенным и естественным факторам климата, построение прогнозов отдаленных последствий развития мировой энергетики.
Разработана общая схема взаимодействия антропогенной деятельности и климата, впервые выявлена роль большой энергетики в современных климатических изменениях, а также сопоставлено влияние антропогенных и естественных факторов. Была высказана гипотеза о насыщении потребности в энергии в условиях современного индустриального общества и о связи уровня насыщения с климатическими и географическими параметрами. На основе этой гипотезы еще в конце 1980 годов был разработан генетический прогноз развития мировой энергетики, обнаруживший прекрасное совпадение с реальными данными за последнюю четверть века. В результате тщательного анализа исторических рядов потребления органического топлива и других видов антропогенной деятельности, сопровождающихся поступлением серы и азота в атмосферу, были впервые реконструированы ряды эмиссии оксидов серы и азота с начала индустриальной эпохи и построены их прогнозы на ближайшие десятилетия, тем самым была создана научная база для корректной оценки вклада в глобальный тепловой баланс наименее определенных в настоящее время составляющих - тропосферного сульфатного аэрозоля и тропосферного озона.
Была построена боксово-диффузионная модель глобального круговорота углерода, учитывающая реальную историю антропогенной эмиссии углерода, а также имеющая улучшенное описание взаимодействия атмосферы и биосферы. С помощью этой модели оказалось возможным дать прогноз текущей концентрации СО2 в атмосфере с начала 90 годов с относительной ошибкой в пределах 0,3 % от реальных значений и высказать предположение, что удвоение доиндустриальной концентрации СО2 невозможно в течение ближайших двух столетий.
Был проведен тщательный анализ главных геофизических факторов, влияющих на изменение глобального климата - солнечной и вулканической активности, индекса Южного колебания. Этот анализ, основанный на сборе и экстраполяции как данных инструментальных наблюдений, так и косвенных сведений, относящихся к более ранним эпохам, позволил с заблаговременностью в двадцать лет предсказать наступление векового минимума солнечной активности и дать точный прогноз ее экстремумов в прошлом цикле 23 и текущем цикле 24. Также было показано, что наблюдаемое в конце XX века. начале XXI века. учащение теплых океанических эпизодов не является уникальным, поскольку сходный эпизод имел место и в конце XVII века.
Разработанная им простая модель климата воспроизводит в деталях все важнейшие климатические события позднего голоцена, включая период современных инструментальных наблюдений. Эта модель позволила дать беспрецедентный по точности прогноз среднеглобальной температуры на два прошедших десятилетия, отличающийся всего на 0,03 °С от реальных значений, и предсказать временную остановку глобального потепления в начале XXI века. Согласно более дальним прогнозам, рост среднеглобальной температуры не должен превысить 1 °С в течение нынешнего столетия, что исключает сценарий глобальной климатической катастрофы. Этот вывод имеет огромное значение для разработки национальной и международной стратегии развития энергетики, выполнения Россией ее обязательств, следующих из Киотского протокола. Модель успешно используется также для прогноза климата и экологической обстановки различных регионов РФ.
Клименко В.В.ведет интенсивные палеоклиматические исследования с использованием различных методов - палинологии, дендрохронологии, исторической климатологии. Результатом этих работ в частности, явились реконструкции климата Арктики за последние 600 лет, Центральной России за последние полтора тысячелетия, Амуро-Зейского междуречья за последние 5 тысяч лет. Им были построены климатические карты Северного полушария для теплой эпохи средневековья и холодной эпохи ранней античности. На основе анализа исторических источников было установлено, что климат российской Арктики в течение последних 500 лет испытывал неоднократные резкие колебания.
В работах В.В.Клименко впервые проведен исчерпывающий сравнительный анализ хронологии климатических и исторических событий, охватывающий разделы всемирной истории от неолитической революции до позднего средневековья. Эти исследования устанавливают существование поразительной синхронности климатических и исторических событий во всех частях света, заставляющей вполне серьезно относится к влиянию климата на исторический процесс. Главным выводом этих работ является положение о том, что эпохи локального ухудшения климата являются эпохами в максимальной степени благоприятствующими духовному и материальному прогрессу.
В 2003 и 2010 году ему присуждена премия МАИК «Наука/Интерпериодика» за серию публикаций по глобальным энергетическим и экологическим проблемам, в 2007 году - Национальная экологическая премия Российской Федерации за достижения в области экологии и вклад в устойчивое развитие страны.
В.В.Клименко - основатель научной школы «Энергетика и климат», подготовил 15 кандидатов и докторов наук.