Вахтанг Микеладзе родился 16 июня 1937 года в Москве. В том же году его дед, известный партийный деятель Иван Орахелашвили, был расстрелян по приговору суда как «враг народа», а вся его семья, в том числе и Вахтанг, была выслана в Казахскую ССР. После реабилитации Орахелашвили, Микеладзе сумел приехать в Москву, где познакомился с известным композитором Дмитрием Шостаковичем, который помог ему поступить во ВГИК на курс Р. Л. Кармена. В 1965 году Микеладзе окончил ВГИК по специальности «режиссёр документального кино».
Дипломная работа Микеладзе — фильм «Омоло» — был закрыт для просмотра как антисоветский. В течение долгого времени Микеладзе работал на студии научно-популярных и документальных фильмов Грузинской ССР в Тбилиси, имел звание «режиссёра высшей категории». В 1988 году он организовал студию «Эко-фильм» в Москве, и стал её художественным руководителем. С 1995 года Микеладзе сотрудничал с телекомпанией «РТС», также принимал участие в выпуске телепередачи «Человек и закон» на ОРТ. В 1993 году на телевидении был показан один из самых известных документальных фильмов Микеладзе — «Серые цветы», рассказывавший о детской преступности. За этот фильм Микеладзе был удостоен премии XXVI Лейпцигского кинофестиваля.
В 1996 году Микеладзе начал снимать документальный цикл «Документальный детектив», рассказывавший о преступности в России. Программа выходила на Первом канале (ОРТ) с 1996 по 2005 годы. 8 декабря 2006 года за этот документальный цикл ему была вручена премия ФСБ в номинации «Телевизионные и радиопрограммы». С 6 мая 2007 года на канале «ДТВ» был начат показ 39-серийный документального цикла «Шпионы и предатели», который рассказывал о самых знаменитых шпионах ЦРУ и КГБ. В 2008 году Микеладзе снял 39-серийный документальный цикл «Приговорённые пожизненно» о жизни в колониях особого режима для приговорённых к пожизненному лишению свободы. В 2010 году им же было снято продолжение этого цикла — 7-серийный цикл «Пожизненно лишённые свободы». Микеладзе неоднократно давал интервью газетам о преступности в России.