Родился в семье генерала-лейтенанта Ивана (Иоганна) Васильевича Волькенау (27.9.1848–12.6.1908) и Ольги Эдуардовны Тотлебен (10.04.1858—27.03.1899). Внук знаменитого инженер-генерала, генерал-адъютанта Эдуарда Ивановича Тотлебена. Православного вероисповедования. В 1879 году окончил Ярославскую военную прогимназию. В том же году 18 августа вступил в службу. В 1882 году окончил Виленское пехотное юнкерское училище по 2-му разряду и направлен в 86-й пехотный Вильманстрандский полк. В 1983 году — прапорщик в Петрозаводском местном батальоне. В чине подпоручика с 30 августа 1884 года и поручика с 30 августа 1888 года. В чине штабс-капитана с 15 марта 1889 года и капитана с 15 марта 1897 года. Окончил Офицерскую строевую школу с оценкой «успешно». Командовал ротой и батальоном. В чине подполковника с 30 июля 1905 года. 1 января 1909 года назначен в 199-й пехотный резервный Свирский полк. В чине полковника с 6 декабря 1910 года. В марте 1914 года назначен в 198-й пехотный Александро-Невский полк, вступил в командование полком 29 декабря 1914 года. Участник мировой войны. Награжден Георгиевским Оружием (ВП 18.03.1915). В чине генерал-майора (пр. 06.12.1915; ст. 05.08.1915) оставил командование 198-м пехотным Александро-Невского полком 2 декабря 1916 года. В 1917 году — командир Заамурской пограничной конной дивизии на Румынском фронте.
В Гражданской войне участия не принимал. В 1919 году был работником финансового отдела при Гатчинском райвоенкомате. Первый раз был арестован 21 июня 1919 года и 14 июля того же года отправлен в Москву, где содержался в Бутырской тюрьме. Затем находился в заключении как заложник в Покровском лагере под Москвой, и во Владыкинском лагере также под Москвой. Был освобожден по ходатайству Политического Красного Креста и вернулся в Гатчину. Пренебрег возможностью эмигрировать и остался вместе с семьей в СССР. Продолжал работать счетоводом. В 1935 году был арестован вторично и осужден вместе с женой на 5 лет ссылки как «социально опасный элемент». Ссылку отбывал в Тюмени. Третий раз арестован 11 сентябра 1937 года. 2 ноября 1937 года приговорен к расстрелу вместе с женой «тройкой» УНКВД по Омской области. Расстрелян в Тюмени вместе с женой Волькенау Эмилией Александровной 5 ноября 1937 года. Реабилитирован 1 декабря 1956 года.