Фолькер Шлёндорф родился 31 марта 1939 года в Висбадене в семье врача. Вырос в Шлангенбаде на Таунусе. Посещал гимназию в Висбадене. В 1956 году в рамках программы по обмену школьниками поехал во Францию, где остался на десять лет. В 1959 году закончил лицей Генриха IV в Париже (учился в одном классе с Бертраном Тавернье). Изучал политологию и посещал киношколу ИДЕК (IDHEC) в Париже. Переводил на французский немецкие классические фильмы во Французской синематеке, где познакомился с Фрицем Лангом.
В 1960 году под псевдонимом Фолькер Локи (Volker Loki) снял короткометражный фильм «Кого это волнует?» (Wen k?mmert’s) об алжирце во Франкфурте-на-Майне. Комиссия «Добровольного самоконтроля киноиндустрии» (Freiwillige Selbstkontrolle der Filmwirtschaft) не допустила фильм к демонстрации по причине отчетливо выраженной позиции против дружественной нации (Франции). Зимой 1960 работал ассистентом Людвига Бергера на SFB, телевидении Западного Берлина; вместе с Луи Маллем снял репортажи о Юго-Восточной Азии и Алжире для французского телевидения.
С 1960 года работал ассистентом Луи Малля, Жана-Пьера Мельвиля и Алена Рене. В 1965 году снял первый полнометражный игровой фильм «Молодой Тёрлес» по роману «Душевные смуты воспитанника Тёрлеса» Роберта Музиля, получив премию за сценарий. В 1969 образовал вместе с Петером Фляйшманом фирму «Hallelujah-Film GmbH» («Аллилуйя-фильм»), а в 1974 году с Райнхардом Хауффом — «Bioskop-Film GmbH» («Биоскоп-фильм»).
В 1975 большим успехом в прокате пользовался фильм «Поруганная честь Катарины Блюм» по одноимённой повести Генриха Бёлля. Он был снят совместно с Маргаретой фон Троттой, женой Шлёндорфа с 1971 по 1991 годы.
В 1979 «Жестяной барабан» по одноименному роману Гюнтера Грасса получил главный приз Каннского кинофестиваля — «Золотую пальмовую ветвь», а в 1980 «Оскара» как лучший иностранный фильм.
С 2001 года Шлёндорф работает профессором и преподавателем кинематографа и литературы в «European Graduate School» в городе Саас-Фе (Швейцария). Также является доцентом «Немецкой академии кино и телевидения» в Берлине (нем. Deutsche Film- und Fernsehakademie Berlin).