Владимир Михайлович Котляков родился 6 ноября 1931 года в подмосковном посёлке Красная Поляна (ныне город Лобня). В 1949 году окончил с серебряной медалью московскую среднюю школу № 7. Интерес к географии у Владимира возник лишь в 10-м классе, когда у него появились знакомые географы и океанологи, которые увлекли Котлякова рассказами об экспедициях и геофаке МГУ. Благодаря им после окончания школы Владимир без сомнений сделал выбор в пользу географического факультета.

Университетским учителем В. М. Котлякова был Н. А. Гвоздецкий, у которого Владимир писал свои первые научные работы: курсовые и дипломную. После окончания первого курса Котляков отправился в первую студенческую экспедицию — на Западный Кавказ. После второго курса он проходил практику в горах Крыма, после третьего — в тайге Сихотэ-Алиня.
В 1954 году окончил географический факультет МГУ по специальности «Физическая география», после чего начал работать в Институте географии АН СССР: с 1954 — мнс, с 1965 — снс, с 1968 — заведующий сектором гляциологии, с 1986 — директором института. В Институте географии Котляков был принят в отдел физической географии, которым в то время заведовал профессор Г. Д. Рихтер, основоположник географического снеговедения. Влияние учёного не могло не оказать влияние на юного Котлякова, который с того времени всецело посвятил себя изучению снега и льда.
В 1961 году Котляков, к тому времени уже совершивший экспедицию в Арктику и Антарктику, защитил кандидатскую диссертацию, которая в том же году была опубликована в виде большой монографии «Снежный покров Антарктиды и его роль в современном оледенении материка». Когда в конце 50-х гг. Григорий Александрович Авсюк, один из руководителей советских работ по программе Международного геофизического года, создал в Институте географии АН СССР отдел гляциологии, В. Котляков стал одним из первых его сотрудников. Уже в 1959 году Авсюк назначил его учёным секретарём отдела, затем заместителем заведующего, а в 1968 году передал заведование отделом (должность заведующего отдела гляциологии Института географии АН СССР Владимир Михайлович занимал до 1985 года).
В 1967 году защитил докторскую диссертацию по теме «Снежный покров земного шара и питание ледников», в которой фактически впервые проводил исследование на стыке снеговедения и ледниковедения. В 70-е годы сфера исследований Котлякова ещё более расширилась. В его работах стали всё чаще рассматриваться проблемы баланса массы, стока и колебаний ледников. В круг его интересов вошли не только размеры, форму и факторы формирования ледниковых систем, но и исследование последних как сложных динамических комплексов.
В 1976 году Владимир Михайлович был избран членом-корреспондентом АН СССР, в 1991 году он стал академиком.
В период с 1989 по 1991 годы был народным депутатом СССР и заместителем председателя Комитета Верховного Совета СССР по вопросам экологии и рационального использования природных ресурсов.

Членство в академиях:
Действительный член Экологической академии России (с 1994),
Действительный член Международной академии регионального развития и сотрудничества (с 1996).
международный член Европейской академии наук (Academia Europaea) (1990)
международный член Грузинской академии наук (1996)
международный член Французской академии наук (2002)
член-корреспондент Американского (1987), Мексиканского (1989), Итальянского (1994), Грузинского (1998) и Эстонского географических обществ
почетный член Международного гляциологического общества (1993),
президент Международной комиссии снега и льда (c 1987 по 1991)
член специального комитета по Международной геосферно-биосферной программе (с 1987 по 1990)
вице-президент Международного географического союза (с 1988 по 1996)
почётный доктор (Doctor Honoris Causa) Тбилисского государственного университета (1996)