Владимир Басов родился 23 июля 1923 года в поселке Уразово Курской области. Его отец — Павел Басултайнен — был революционером-коммунистом, членом партии и «красным комиссаром». Он принимал активное участие в боевых действиях Гражданской войны, много ездил по стране. Партийным прозвищем Басултайнена было «Басов», позже он сделал его своей фамилией. Женился отец будущего режиссера на дочери православного священника, учительнице русского языка Александре. В начале 1920-х она стала книгоношей. Так в те времена называли агитаторов-комсомольцев, которые ездили по деревням и селам и обучали малограмотных крестьян языку и счету. Детство Владимира Басова прошло в постоянных разъездах: с матерью он побывал в Липецке, Железнодорожном, Воронеже, Курске и многих других городах. Отца мальчик видел редко. Его отправили служить на пограничную заставу. В 1931 году, когда будущему режиссеру было 8 лет, Павел Басов погиб в сражении с басмачами в Средней Азии.
Школу Владимир Басов закончил в Москве. Он хорошо учился, много читал и посещал художественную школу. Мать часто брала его с собой на агитационные спектакли, и Басов мечтал о карьере актера. В 1941 году он планировал поступать во ВГИК и готовился к вступительным экзаменам, посещал театральную студию при Московском
университете. Выпускной вечер Басова прошел 22 июня 1941 года. Поступление в институт пришлось отложить — началась Великая Отечественная война. Уже в июле 1941 года Басов записался добровольцем и отправился на фронт. Он прошел всю войну, получил медаль «За боевые заслуги» и орден Красной Звезды. Победу Басов встретил в Прибалтике в звании капитана. Ему пророчили блестящую офицерскую карьеру, но Басов мечтал о театральном институте.
Осенью 1946 года Владимир Басов демобилизовался и вернулся в Москву. На следующий год он осуществил свою мечту и стал студентом ВГИКа. Басов долго не мог решить, на какой факультет поступать — актерский или режиссерский. Ему повезло: в том году набирали объединенную актерско-режиссерскую мастерскую под руководством Сергея Юткевича и Михаила Ромма.
В 1952 году Басов закончил ВГИК. Он был одним из лучших выпускников года, и руководитель мастерской Сергей Юткевич пригласил его поработать ассистентом на съемках своей картины «Пржевальский». Позже Басов и сам попробовал себя в режиссуре: экранизировал спектакль Театра-студии киноактера «Нахлебник», снял ленту «Школа мужества» по повести Аркадия Гайдара «Школа». Этот фильм принес Владимиру Басову успех. «Школа мужества» заняла десятое место в рейтинге советских фильмов по кассовым сборам за 1954 год и получила приз кинофестиваля в Карловых Варах.
В следующие несколько лет он много снимал на «Мосфильме», вышли его картины «Крушение эмирата» и «Первые радости». Критики относились к творчеству начинающего режиссера сдержанно, а его картины называли проходными. В 1960 году Басова пригласили доснять картину «Битва в пути» по одноименному роману Галины Николаевой. Режиссер ленты Захар Аграненко внезапно скончался, а фильм необходимо было закончить. Басов подошел к работе над картиной ответственно — он внимательно изучил сценарий «Битвы в пути» и решил изменить его слабые места. В этому ему помогла Галина Николаева. Съемочная группа отметила требовательность режиссера: некоторые моменты своих картин Басов переснимал по несколько раз, советовал актерам больше репетировать, оттачивать движения и мимику.
Усилия Владимира Басова не пропали даром. Экранизация «Битвы в пути» Галины Николаевой вышла в кинопрокат в 1961 году и прославила режиссера. В СССР ее посмотрело больше 40 миллионов человек. В дальнейшем Басов часто брался за экранизации: в 1960-х годах он снял «Тишину» по одноименному роману Юрия Бондаря, «Гранатовый браслет» по повести Александра Куприна и «Метель» по «Повестям Белкина» Александра Пушкина.
Вершиной режиссерской карьеры Владимира Басова критики назвали четырехсерийную картину «Щит и меч» о советском разведчике Александре Белове. Идея ленты появилась на «Мосфильме» еще в начале 1960-х годов. Руководители студии решили, что в советском кинематографе мало примеров фильмов о шпионах.
Басов подошел к работе над картиной с присущей ему серьезностью. Он добился встречи с настоящими разведчиками, которые участвовали в Великой Отечественной войне. Режиссер много спорил с руководством «Мосфильма». Чиновники хотели видеть главного героя могучим русским богатырем, а Басов полагал, что разведчик должен быть неприметным и сдержанным. Он настаивал на кандидатуре актера Станислава Любшина, он легко мог сыграть такого персонажа. Мнение режиссера поддержали настоящие разведчики, и Любшин сыграл в картине «Щит и меч» Александра Белова. Роль Генриха Шварцкопфа сыграл Олег Янковский. Басов тоже выбрал актера самостоятельно. С Янковским режиссер впервые встретился во Львове в Доме актера. Он выглядел как типичный интеллигентный молодой человек, именно такой типаж требовался для «Щита и меча».
Съемки картины проходили в СССР и в ГДР — Басов настаивал на исторической правдоподобности. На советские экраны «Щит и меч» вышел в 1968 году и произвел фурор. В том году все четыре серии картины заняли первые места по количеству зрителей и кассовым сборам в СССР, а съемочная группа фильма стала известной — ее членов регулярно звали на творческие вечера,
устраивались встречи с поклонниками.
В 1970-х годах Басов продолжил активно работать в кинематографе и как режиссер, и как актер. Он появился в эпизодах в картинах «Бег», «Большая перемена», «Приключения Буратино», «По семейным обстоятельствам», «Москва слезам не верит», «Приключения Электроника» и многих других, снял четыре фильма — «Возвращение к жизни», «Опасный поворот», «Нейлон 100%», и «Дни Турбиных». Последней работой — экранизацией одноименного произведения Михаила Булгакова — Владимир Басов особенно гордился. Снимать фильм по пьесе Булгакова в СССР не разрешали, но Басов сумел договориться с руководством студии и картина, которую критики назвали «абсолютно булгаковской», вышла на экраны в 1976 году.
Трехсерийный телевизионный фильм «Дни Турбиных» аудитория встретила с восторгом. Критики высоко оценили вклад Басова в успех картины: в «Днях Турбиных» Басов не только был режиссером и сценаристом, но и исполнил одну из самых запоминающихся своих ролей — он сыграл штабс-капитана Мышлаевского.
Во второй половине 1970-х годов Басов был вынужден сделать небольшой перерыв в режиссерском творчестве. Его подвели слабое здоровье — в 1974 году у Басова случился инфаркт — и проблемы в семье. В 1978 году он развелся со своей женой Валентиной Титовой.
Актёр был женат три раза. Первой женой Владимира Басова стала актриса Роза Ивановна Макагонова, заслуженная артистка РСФСР. Детей в этом браке не было.
Второй — актриса Наталья Николаевна Фатеева заслуженная артистка РСФСР, на которой Басов женился в 1958 году. В 1959 году у пары родился сын Владимир, как и отец, ставший режиссером. В 1960 году они развелись.
Третьей женой в 1964 году стала актриса Валентина Антиповна Титова. В этом браке у Басова было двое детей: сын Александр, родившийся в 1965 году, и дочь Елизавета (1969 год рождения).
В 1980-х годах слабое здоровье Басова не позволило ему снимать фильмы так же плодотворно, как раньше. В 1981 году он вернулся в режиссуру после пятилетнего перерыва с экранизацией романа Юрия Скопа «Техника безопасности» под названием «Факты минувшего дня». В картине поднимались важные экономические проблемы: организация труда на предприятии, рост производства. За этот фильм Басов был удостоен Государственной премии РСФСР и получил звание народного артиста СССР.
В 1983 году у Владимира Басова случился инсульт, из-за которого полгода он был парализован. Несмотря на тяжелую болезнь, спустя год режиссер снял фильм «Время и семья Конвей» по одноименной пьесе английского драматурга Джона Пристли, а в 1986 году — свою последнюю картину «Семь криков в океане». Над этими фильмами режиссер работал совместно со своим сыном Владимиром Басовым-младшим.
Умер Владимир Басов 17 сентября 1987 года в Москве. Причиной его смерти стал второй инсульт. Похоронили знаменитого режиссера на Кунцевском кладбище.
