Владимир Петрович Васильев родился в Самаре в семье театрального режиссера, заслуженного деятеля искусств РСФСР Петра Павловича Васильева (1908-1994), являвшегося сторонником русской школы театральной игры, основа которой – классическая драматургия.
   В начале 1950-х годов Владимир Васильев поступил в ГИТИС, на курс актеру и режиссеру МХАТа, профессору Григорию Конскому, где вместе с ним учились Марк Захаров, Люсьена Овчинникова, Лия Элиава, Юрий Горобец. Уже через год после окончания в 1955 году Государственного института театрального искусства снимается в своей первой картине «Есть такой парень» режиссера Виктора Ивченко. Роль Гришони в этом фильме стала одной из немногих главных ролей в обширном списке киноработ артиста, среди которых можно выделить также образ подрывника Бориса Георгиевича Корецкого, созданный Васильевым в советском мюзикле «Черемушки». В этой лирической кинооперетте на вечно актуальную тему «жилищного вопроса» герой Владимира Петровича настойчиво добивался внимания главной героини, которую сыграла балерина Ольга Леонидовна Заботкина.
   Главных ролей в жизни Владимира Васильева больше не было. На экране он создал целую галерею эпизодических образов, но даже не был упомянут в титрах некоторых картин. Чаще всего это были роли разного рода иностранцев, образы простых «положительных» строителей коммунизма режиссеры с формулировкой «нетипичная внешность для советского человека» доверяли артисту гораздо реже. В 70–80-х годах активно работал над озвучанием телевизионных фильмов, в частности над многосерийной картиной венгерского производства «Безымянный замок», снятый по роману М. Йокаи.
   Особое место в его жизни занимал театр, давший ему возможность сверкать всеми гранями своего артистического таланта. Прослужив в Московском театре имени Ермоловой всю свою жизнь, Владимир Васильев сыграл во множестве спектаклей, среди которых «Старший сын» Вампилова (Сильва, 1975), «Мадемуазель Нитуш» Флоримона Эрве и многие другие.
   Похоронен на Донском кладбище в Москве.