Владимир Васильев родился 1 апреля 1951 года в городе Ставрополь. В 1974 году окончил Ленинградский Политехнический институт имени М.И.Калинина по специальности «Теплофизика». До 1978 года обучался в аспирантуре ЛПИ, в 1980 году защитил кандидатскую диссертацию по специальности «Теплофизика и молекулярная физика».

В 1978-1983 годах работал в Ставропольском политехническом институте, занимал должности сначала старшего научного сотрудника, потом ассистента и доцента.

С 1983 года Васильев работает в Ленинградском институте точной механики и оптики. В 1989 году защитил докторскую диссертацию по специальностям «Оптические приборы» и «Теплофизика и молекулярная физика», в 1990 году ему присуждена ученая степень доктора технических наук.

В 1991 году основал и возглавил кафедру компьютерных технологических систем, в 1992 получил ученое звание профессора по этой кафедре.

В 1993 году назначен первым проректором. В 1994 году под его руководством создаются основы федеральной университетской компьютерной сети RUNNet. Совместно с рядом российских университетов, сотрудники кафедры КТ во главе с научным руководителем Васильевым, на базе Вузтелекомцентра - республиканского научного центра компьютерных телекоммуникационных сетей высшей школы - организовали спутниковую связь с европейским академическим сервис-провайдером - сетью NORDUnet.

Под руководством Васильева были разработаны и внедрены новые системы управления и сопровождения спутниковой связи, передачи данных локальными и глобальными сетями, в том числе первая отечественная межгородская АТМ-система на линии Москва-Санкт-Петербург. За создание сети в 2000 году коллектив авторов вместе с Васильевым были удостоены премии Правительства Российской Федерации в области образования.

В декабре 1995 года Конференцией трудового коллектива университета Васильев был избран ректором ИТМО сроком на 5 лет; переизбирался в 2001, 2006, 2011 и 2016 годах.

В 2005 году вместе с деканом факультета информационных технологий и программирования В.Г.Парфеновым, ассистентом кафедры КТ Р.А.Елизаровым и А.С.Станкевичем получил премию Президента Российской Федерации.

Являлся научным руководителем научно-исследовательских работ по ряду федеральных целевых программ, среди которых - «Электронная Россия», «Развитие единой образовательной информационной среды», «Интеграция науки и высшего образования России», «Федеральная программа развития образования», «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники».

Основоположник научно-педагогической школы университета «Компьютерные, сетевые и телекоммуникационные технологии». По инициативе Владимира Васильева создан и издается «Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО», входящий в перечень ведущих рецензируемых научных журналов Высшей аттестационной комиссии РФ.