Космонавт России. Родился 8 декабря 1927 года в городе Петропавловске Северо-Казахстанской области Казахской ССР (ныне - Республика Казахстан) в семье рабочего. Детские и школьные годы прошли в Ленинграде (ныне - Санкт-Петербург). Перед началом Великой Отечественной войны окончил шесть классов. Когда началась война, убежал к отцу на фронт. Пробыл на фронте рядом с отцом 1,5 месяца, а затем отправился в Петропавловск, куда уехала в эвакуацию семья. Там закончил восьмилетку. После восьмилетки поступил в Воронежскую спецшколу ВВС, которую закончил в 1945 году. В том же году поступил, а в 1949 году окончил Качинское военное авиационное училище летчиков. Служил летчиком-инструктором в Качинском училище, затем командиром эскадрильи, заместителем командира авиационного полка на других должностях в авиационных частях Военно-воздушных сил СССР. В 1956 году закончил Военно-воздушную академию (ныне - имени Ю.А.Гагарина). Работал летчиком-инструктором. В 1963 году зачислен в отряд советских космонавтов (1963 Группа ВВС № 2). Прошел полный курс общекосмической подготовки и подготовки к полетам на кораблях типа "Восход" и "Союз". Готовился в составе экипажей к полетам на кораблях "Восход-3" и "Восход-4". В связи с закрытием программы "Восход" был переведен на подготовку к полетам на кораблях типа "Союз". Был дублером Георгия Тимофеевича БЕРЕГОВОГО во время старта космического корабля "Союз-3" 26 октября 1968 года. Свой первый космический полет совершил с 14 по 17 января 1969 года на космическом корабле "Союз-4". Во время полета была проведена стыковка космических кораблей "Союз-4" и "Союз-5" и образована первая в мире экспериментальная космическая станция. Два члена экипажа корабля "Союз-5" Алексей Станиславович ЕЛИСЕЕВ и Евгений Васильевич ХРУНОВ через открытый космос перешли в корабль "Союз-4" и вместе с Владимиром Александровичем ШАТАЛОВЫМ возвратились на нем на Землю. Продолжительность полета составила 2 дня 23 часа 20 минут 47 секунд. Продолжил подготовку к новым полетам в космос. Был командиром дублирующих экипажей космических кораблей "Союз-6" и "Союз-7" во время их стартов 11 и 12 октября 1969 года. Свой второй полет в космос совершил с 13 по 18 октября 1969 года вместе с Алексеем Станиславовичем ЕЛИСЕЕВЫМ в качестве командира космического корабля "Союз-8". Официально был назван командиром группы космических кораблей "Союз-6", "Союз-7" и "Союз-8". Программа полета предусматривала сближение и стыковку космических кораблей "Союз-7" и "Союз-8". Из-за технических неисправностей в бортовых системах одного из кораблей, стыковку осуществить не удалось. Продолжительность пребывания в космосе составила 4 дня 22 часа 50 минут 49 секунд. В дальнейшем продолжил подготовку к полетам в космос на кораблях типа "Союз" и орбитальных станциях типа "Салют" (ДОС). Свой третий полет в космос совершил с 23 по 25 апреля 1971 года вместе с Алексеем Станиславовичем ЕЛИСЕЕВЫМ и Николаем Николаевичем РУКАВИШНИКОВЫМ в качестве командира космического корабля "Союз-10". Программа полета предусматривала стыковку корабля с орбитальной станцией "Салют", переход на ее борт космонавтов и работу на станции. Стыковка корабля и станции была осуществлена 24 апреля 1971 года, однако сразу после стыковки была потеряна ориентация комплекса и было принято решение отказаться от перехода космонавтов на борт станции. Попытка расстыковки удалась только с третьей попытки, после чего космонавты стали готовиться к посадке. Полет был досрочно прекращен и космонавты 25 апреля 1971 года возвратились на Землю. Продолжительность пребывания в космосе составила 1 день 23 часа 45 минут 54 секунды. За 3 рейса в космос налетал 9 дней 21 час 57 минут 30 секунд. После третьего полета покинул отряд космонавтов и перешел на работу в Центр подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина. В 1971 - 1987 годах руководитель подготовки космонавтов, с 1987 года по 1991 год - начальник Центра подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина. Генерал-лейтенант авиации (1975 г.). В настоящее время в отставке.

Кандидат технических наук (1972 г.).

Депутат Верховного Совета СССР 9 и 10-го созывов.

Дважды Герой Советского Союза (Указы Президиума Верховного Совета СССР от 22 января 1969 года и 22 октября 1969 года). Награжден 3 орденами Ленина, орденом Октябрьской Революции, медалями, а также иностранными орденами и медалями. Герой Труда Социалистической Республики Вьетнам. Удостоен золотой медали имени К.Э.Циолковского АН СССР, Почетного диплома имени В.М.Комарова (FAI), золотой медали имени Ю.А.Гагарина (FAI). Лауреат Государственной премии СССР (1981 г.). Почетный гражданин городов Калуга, Петропавловск, Нальчик, Курган (Россия), Караганда (Казахстан), Прага (Чехия), Хьюстон (США). Именем Владимира Александровича ШАТАЛОВА назван кратер на поверхности Луны.