Родился 6 апреля 1908 г. (24 марта 1908 г. по ст. ст.) в г. Гори Тифлисской губернии Российской империи (ныне Грузия) в армянской семье. Отец - Илья Петрович Мурадов (Мурадян; 1864-1944), работал на винокуренном заводе, был участником подпольной социал-демократической организации Грузии. Мать - Елена Захаровна Мурадова, происходила из крестьянской семьи.
В детстве Вано Мурадели самостоятельно научился играть на мандолине, гитаре, фортепиано. Сочинял музыку.
В 1925 г. он поступил в музыкальный техникум Тбилиси, учился по классу пения. Спустя год был принят в Тифлисскую (Тбилисскую) консерваторию, где обучался по классу композиции Сергея Бархударяна и Владимира Щербачева и по классу дирижирования Михаила Багриновского.
Одновременно с учебой, в 1929-1931 гг., был актером и композитором Тифлисского (Тбилисского) передвижного театра.
После окончания в 1931 г. Тифлисской консерватории в течение трех лет был музыкальным руководителем Театра рабочей молодежи и Государственного драматического театра, основанного режиссером Котэ Марджанишвили (ныне Тбилисский академический театр им. К. Марджанишвили). Писал музыку к спектаклям, выступал в качестве актера. В эти годы изменил имя и фамилию Иван Мурадов на грузинский манер - Вано Мурадели.
В 1934-1938 гг. учился в Московской государственной консерватории им. П. И. Чайковского по классу композиции Николая Мясковского, затем - Бориса Шехтера. Во время учебы написал произведение для голоса и фортепиано "Четыре грузинские песни" (1935), Грузинскую симфоническую пляску (1936), романсы на стихи Александра Пушкина (1937) и др. В 1938 г. создал Симфонию №1 (памяти Сергея Кирова). С 1939 г. также писал музыку к художественным и документальным фильмам.
С 1938 по 1939 г. - ответственный секретарь Союза советских композиторов СССР (ССК СССР).
С 1939 по 1948 г. возглавлял Музыкальный фонд СССР при ССК, был членом президиума оргкомитета Союза (руководящий орган ССК).
В 1942 г. композитор вступил во Всесоюзную коммунистическую партию (большевиков) (с 1953 г. - Коммунистическая партия Советского Союза, КПСС).
В 1942-1944 гг. во время Великой Отечественной войны Мурадели был художественным руководителем Центрального ансамбля краснофлотской песни и пляски ВМФ СССР. Вместе с концертными бригадами выступал на фронтах и флотах. В 1944 г. завершил Симфонию №2 ре мажор (переработана в 1945 г.).
Вано Мурадели - автор оркестровых, вокально-симфонических сочинений, опер и др. Патриотическая тематика была основной в его творчестве. Ряд своих произведений он посвятил руководителю СССР Иосифу Сталину (поэма-кантата "Вождю", 1939; "Кантата о Сталине", 1939; "Песенная здравица", 1941; др.). Среди его сочинений "Марш ополченцев" (1941) и "Черноморский марш" (1942), произведения для солистов, хора и оркестра "Гимн Ленинграду" (1944), "Песня о победе" (1945), "Песня о Берия" (1946), песня-кантата "С нами Ленин" (1960), а также "Горийские песни" (1945), оперетта "Москва - Париж - Москва" (1968), романсы на стихи Александра Твардовского, Льва Ошанина и др.
В 1940 г. Вано Мурадели начал писать оперу "Чрезвычайный комиссар" о гражданской войне на Северном Кавказе, но эту работу прервала Великая Отечественная война. После окончания войны композитор вернулся к созданию оперы. Ее премьера состоялась в Большом театре 7 ноября 1947 г. под названием "Великая дружба" (либретто Георгия Мдивани). 10 февраля 1948 г. политбюро ЦК ВКП(б) приняло постановление "Об опере "Великая дружба" В. Мурадели", в котором композитор был обвинен в формализме, а его сочинение названо "порочным и антихудожественным". После этого Вано Мурадели и другие руководители ССК СССР были отстранены от работы. Многих известных композиторов, включая Дмитрия Шостаковича, Сергея Прокофьева, Арама Хачатуряна, Виссариона Шебалина и др., также обвинили в "формализме и антинародности".
Спустя 10 лет, уже после смерти Сталина, творчество Мурадели было реабилитировано. 28 мая 1958 г. ЦК КПСС принял постановление "Об исправлении ошибок в оценке опер "Великая дружба", "Богдан Хмельницкий", "От всего сердца" (две последние - композиторов Константина Данькевича и Германа Жуковского). В документе, в частности, говорилось, что в сочинении Мурадели "имелись недостатки", однако они не давали оснований объявлять оперу примером формализма в музыке. Мурадели был восстановлен на работе в Союзе композиторов.
В 1958-1960 гг. он занимал должность заместителя председателя оргкомитета Союза композиторов (СК) РСФСР, с 1960 г. — секретаря правления СК РСФСР. В 1959-1970 гг. был председателем правления московского отделения Союза композиторов РСФСР. Одновременно с 1968 г. занимал пост секретаря правления Союза композиторов СССР.
В 1961 г. Вано Мурадели завершил работу над оперой "Октябрь" (либретто Владимира Луговского). Премьера прошла 22 апреля 1964 г. в Кремлевском Дворце съездов. Опера по задумке автора должна была стать второй частью трилогии "Великая дружба", "Октябрь" и "Космонавты", но работа осталась незавершенной.
Наибольшую известность Вано Мурадели получил как композитор-песенник. Он создал музыку к песням "Комсомольская-дальневосточная" (1938), "Четыре товарища" (1938), "Москва - Пекин" (1950), "Едем мы, друзья" (1954), "Россия - родина моя" (1955), "Песня журналистов" (1962), "Марш космонавтов" ("Я - Земля") (1963), "На Марсе будут яблони цвести" (1963), "Есть у революции начало" (1967) и др. В 1954 г. Вано Мурадели положил на музыку стихи поэта Петра Градова "Легендарный Севастополь", эта песня стала гимном этого города.
Одним из самых известных сочинений Вано Мурадели является песня "Бухенвальдский набат" на стихи Александра Соболева. Произведение, написанное в 1958 г., было предложено композитором руководству Всесоюзного радио. Однако худсовет отклонил "Бухенвальдский набат", посчитав его текст неподходящим для эфира. В итоге песня Мурадели и Соболева прозвучала на Всемирном фестивале молодежи и студентов, который проходил в Австрии в 1959 г., в исполнении хора студентов Уральского государственного университета. В СССР она стала известна благодаря документальному фильму "Весенний ветер над Веной", посвященному фестивалю молодежи и студентов. "Бухенвальдский набат" вошел в репертуар Ансамбля песни и пляски Российской армии им. Бориса Александрова, певцов Муслима Магомаева и Георга Отса.
Вано Мурадели написал также музыку к кинофильмам "Комендант Птичьего острова" (1939), "Насреддин в Ходженте, или Очарованный принц" (1959), "Мечте навстречу" (1963; совм. с Эдуардом Артемьевым), "Сокровища республики" (1964), "Железный поток" (1967) и др.
25 марта 1966 г. композитор подписал открытое письмо 13 деятелей советской науки, литературы и искусства в адрес президиума ЦК КПСС против реабилитации Иосифа Сталина. Вместе с Мурадели в числе подписантов были академики Виктор Жданов и Андрей Колмогоров, писатели Сергей Смирнов, Илья Эренбург, Владимир Дудинцев, актер Игорь Ильинский, кинорежиссер Григорий Чухрай и др.
Вано Мурадели скончался 14 августа 1970 г. в Томске. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.
Заслуженный деятель искусств РСФСР (1948), заслуженный деятель искусств Кабардино-Балкарской АССР (1953).
Народный артист РСФСР (1957), Грузинской ССР (1968). Народный артист СССР (1968).
Был награжден орденами Трудового Красного Знамени (1960), Ленина (1967).
Дважды удостоен Сталинской премии второй степени: за Симфонию №2 ре мажор (1946) и за песни "Гимн Международного союза студентов", "Москва — Пекин", "Гимн Москве", "Нас воля Сталина свела", "Песня борцов за мир" (1951).
Автор мемуаров "Из моей жизни" (1970).
Супруга - Наталья Павловна Шиловцева (1896-1978), была актрисой Московского художественного театра (второго).
В честь Вано Мурадели названа улица в Астане (Казахстан), имя композитора присвоено детской музыкальной школе в Москве.