Родился 7 августа 1955 г. в пос. Быково (Московская область). Его отец занимался металловедением, мать работала экономистом.
В детстве Владимир Сорокин посещал изостудию при Государственном музее изобразительных искусств им. А. С. Пушкина.
В 1977 г. окончил Московский институт нефтехимической и газовой промышленности им. И. М. Губкина (ныне Российский государственный университет нефти и газа, национальный исследовательский университет, им. И. М. Губкина) по специальности "Инженер-механик". На старших курсах вуза начал заниматься графикой.
В 1979-1980 гг. Владимир Сорокин являлся художественным редактором журнала "Смена". С конца 1970-х гг. по конец 1980-х гг. работал книжным иллюстратором. Первая книга с его оформлением - сборник повестей Олега Смирнова "Скорый до Баку" - вышла в 1978 г. в издательстве "Московский рабочий". Также сотрудничал с издательствами "Советский писатель", "Мысль", "Наука". Принимал участие в художественных выставках, был близок к творческой среде московских концептуалистов.
В 1972 г. в вузовской многотиражке "За кадры нефтяников" вышло стихотворение Владимира Сорокина "Прощание с летом". В конце 1970-х гг. он начал писать художественную прозу.
В 1985 г. в издававшемся в Париже (Франция) русскоязычном альманахе "А-Я" были опубликованы шесть рассказов Владимира Сорокина. В том же году в парижском эмигрантском издательстве "Синтаксис" на русском языке вышел его первый роман - "Очередь" (в РФ опубликован в сокращении журналом "Искусство кино" в 1992 г., в полной версии издан в 1999 г.).
Первая официальная публикация в СССР состоялась в ноябре 1989 г. - рассказы Сорокина "Открытие сезона" и "Кисет" разместил рижский журнал "Родник". В 1992 г. московское издательство "Русслит" выпустило сборник из 17 рассказов писателя.
Владимир Сорокин известен как один из наиболее заметных представителей российского литературного постмодернизма. Среди его романов: "Норма" (1979-1983, издан в России - 1994), "Тридцатая любовь Марины" (1982-1984, издан в России - 1995), "Голубое сало" (1999), "Лед" (2002), "Путь Бро" (2004), "23000" (2005), "День опричника" (2006), "Теллурия" (2013), "Манарага" (2017). Для творчества писателя характерна игра с разнообразными литературными приемами, стилями и жанрами. Наличие в его текстах ненормативной лексики и натуралистических сцен вызывало неоднозначную реакцию критиков и читателей, становилось причиной дискуссий о границах допустимого в профессиональной литературе.
Автор пьес "Землянка" (1985), "Доверие" (1989), "Юбилей" (1993), "Занос" (2009) и др., сборника антиутопических рассказов "Сахарный Кремль" (2008), повести "Метель" (2010).
В 2019 г. писатель издал сборник "Нормальная история", включивший в себя статьи и эссе последнего десятилетия.
В 2020 г. Владимир Сорокин выпустил сборник "Русские народные пословицы и поговорки", в 2021 г. - роман "Доктор Гарин".
Произведения писателя переведены на несколько десятков иностранных языков.
По сценариям Владимира Сорокина сняты художественные фильмы "Москва" (2000, режиссер Александр Зельдович), "Копейка" (2002, Иван Дыховичный), "4" (2004, Илья Хржановский, в 2024 г. признанный в РФ иноагентом), "Мишень" (2010, Александр Зельдович).
Владимир Сорокин является автором либретто оперы композитора Леонида Десятникова "Дети Розенталя". В 2005 г. подготовка к ее постановке и премьера в Большом театре сопровождались широкой общественной дискуссией и протестными выступлениями молодежной организации "Идущие вместе" (они утверждали, что творчество Сорокина является порнографией). Также были инсценированы произведения Сорокина "День опричника" (2016, театр "Ленком", режиссер Марк Захаров), "Теллурия" (2019, Театр на Таганке, режиссер Константин Богомолов), "Норма" (2019, Театр на Малой Бронной, режиссер Максим Диденко).
Лауреат российской литературной премии "Большая книга" (2011, "Метель"; 2014, "Теллурия").
Женат. Супруга - Ирина. В семье две дочери - близнецы Анна и Мария.