Родился 22 апреля 1899 г. в Санкт-Петербурге. Отец - Владимир Дмитриевич Набоков (1870-1922) - русский политический деятель, один из создателей Конституционно-демократической партии, управляющий делами Временного правительства в 1917 г.
В 1917 г. окончил Тенишевское училище в Санкт-Петербурге. Еще в школьные годы начал публиковаться в журнале училища, в 1916 г. его стихотворение "Лунная гроза" напечатал журнал "Вестник Европы". В том же году на собственные средства выпустил сборник "Стихи". На первом этапе творчества использовал псевдоним В. Сирин.
После Октябрьской революции 1917 г. Владимир Набоков уехал с родителями в Крым, а в апреле 1919 г. навсегда покинул Россию. В 1922 г. окончил Тринити-колледж Кембриджского университета (Великобритания). Там же увлекся энтомологией.
В 1922-1937 гг. жил в Берлине. Зарабатывал уроками английского языка и тенниса, начал публиковать свои рассказы, стихи и переводы. В частности, в 1923 г. перевел сказку Льюиса Кэролла "Алиса в стране чудес" (главную героиню при этом он назвал Аней).
В 1926 г. вышел его первый роман - "Машенька".
Известность в русских эмигрантских кругах Владимиру Набокову принес роман "Защита Лужина", напечатанный в журнале "Современные записки" в 1929-1930 гг. Там же появились и другие его довоенные романы: "Соглядатай" (1930), Подвиг (1930-1932), "Приглашение на казнь" (1935-1936), а также рассказы "Истребление тиранов", "Облако, озеро, башня", "Уста к устам" и др. Впоследствии эти рассказы вошли в сборник "Весна в Фиальте".
В 1937 г. Набоков вместе со своей супругой (еврейкой по происхождению) и сыном уехал во Францию, спасаясь от нацистской антисемитской политики. В 1938 г. издал свой последний роман на русском языке - "Дар".
В 1940 г. вместе с семьей бежал от гитлеровской оккупации в США.
В 1940-1960 гг. Владимир Набоков преподавал русскую и мировую литературу в колледже Уэллсли (шт. Массачусетс, 1941-1948), Гарвардском (шт. Массачусетс, 1951-1952) и Корнеллском (шт. Нью-Йорк, 1948-1958) университетах. В этот период начал переводить на английский язык знаковые произведения русской литературы, в том числе "Евгения Онегина" Пушкина, "Героя нашего времени" Лермонтова (1958, совместно с сыном), "Слово о полку Игореве". Также в США начал публиковаться под настоящим именем.
После переезда в США прозу писал только на английском языке, однако первые его романы, в том числе "Истинная жизнь Себастьяна Найта", продавались плохо.
Всемирную известность писателю принес роман "Лолита" (1955). По словам самого Набокова, это была "патетическая книга, рассказывающая о печальной судьбе ребенка: вполне обыкновенной маленькой девочки, захваченной отвратительным и бессердечным человеком". Роман сначала был осужден публикой как порнографический, но из-за общественного интереса был вскоре оценен как один из лучших примеров современной английской прозы. В 1962 г. роман был экранизирован режиссером Стенли Кубриком. В 1967 г. Набоков сам перевел книгу на русский язык.
В 1960 г. благодаря коммерческому успеху "Лолиты" Владимир Набоков смог переехать в швейцарский г. Монтрё. Продолжал писать романы и стихи, среди последних работ - "Призрачные вещи" (1972), "Смотри на арлекинов!" (1974).
Скончался 2 июля 1977 г. похоронен в Кларане вблизи Монтрё.
В 2009 г. был опубликован оконченный вчерне роман Набокова "Лаура и ее оригинал".
В СССР произведения Набокова распространялись в самиздате, официальные публикации его романов начались во время перестройки, с 1986 г. В 1988 г. посвященный писателю музей открылся в усадьбе Рождествено (Гатчинский район, Ленинградская обл.), где Владимир Набоков провел детство. В 1998 г. в Санкт-Петербурге открылся Дом Набокова.
Супруга - Вера (в девичестве Слоним, переводчица, редактор, 1902-1991), сын - Дмитрий (1934-2012).