Родился 6 ноября 1953 г. в Казани.
Учился в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова.
Работал водителем автобуса в Казани. В 1994-2006 гг. был сотрудником Казанского пассажирского автотранспортного предприятия №3.
В 2000 г. у его двухлетней дочери Анжелы был диагностирован лимфобластный лейкоз. После того, как ей не помогла химиотерапия, Владимир Вавилов вместе с супругой, Мариной, начали собирать средства на пересадку костного мозга, часть средств выделило правительства Татарстана, однако Анжела Вавилова скончалась в феврале 2003 г., не дождавшись операции. В марте 2003 г. Владимир Вавилов основал и стал председателем правления Регионального общественного благотворительного фонда помощи детям, больным лейкемией им. Анжелы Вавиловой. Фонд начал работу на средства, которые Вавиловы не успели потратить на лечение дочери. Фонд занимался организацией праздников для больных детей, сбором средств, благотворительными акциями. В 2011 г. Владимир Вавилов стал председателем наблюдательного совета Детского первого хосписа Республики Татарстан (50 млн руб. на него были пожертвованы президентом Татарстана Рустамом Миннихановым). В 2014 г. хоспис начал работу, в 2015 г. открылось его взрослое отделение. Деятельность Фонда Анжелы Вавиловой и хосписа неоднократно отмечалась дипломами и премиями.
Член общественного совета при министерстве здравоохранения Татарстана.
Член партии "Единая Россия" (с 2006 г.).
Отмечен Государственной премией РФ за выдающиеся достижения в области благотворительной деятельности (2017).
Почетный житель Казани (2003).
Женат. Супруга - Марина. Имеет двух дочерей.