Владимир Петрович родился в семье выдающегося театрального режиссёра, заслуженного деятеля искусств РСФСР Петра Павловича Васильева, являвшегося сторонником традиции русского реалистического театра, русской школы театральной игры, основа которой — классическая драматургия. Стоит ли удивляться, что сын знаменитого постановщика решил также связать свою жизнь с театром, став актёром.
В начале 1950-х годов Владимир Васильев поступил в ГИТИС, на курс актёру и режиссёру МХАТа, профессору Григорию Конскому, где вместе с ним учились Марк Захаров, Люсьена Овчинникова, Лия Элиава, Юрий Горобец.Уже через год после окончания Государственного института театрального искусства, в 1955 году Владимир Васильев снимается в своей первой картине «Есть такой парень» режиссёра 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 «Черёмушки» .
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 режиссёры с формулировкой «нетипичная внешность для советского человека» доверяли артисту гораздо реже.
В 1970-х — 1980-х годах Владимир Петрович активно работал над озвучанием телевизионных фильмов, в частности над многосерийной картиной венгерского производства «Безымянный замок» , снятый по роману М. Йокаи.Особое место в жизни Владимира Петровича занимал театр, давший ему возможность сверкать всеми гранями своего артистического таланта. Прослужив в Театре имени Ермоловой всю свою жизнь, Владимир Васильев, сыграл во множестве спектаклей, среди которых «Старший сын» Вампилова, «Мадемуазель Нитуш» Флоримона Эрве и многие другие.
В 1993 году у Владимира Петровича Васильева случился инсульт, пережить который он не смог. Похоронен актёр на Донском кладбище в Москве.СемьяЖена — Ксения Васильева, врач. Сын — Владислав.