Бывший автомеханик и фотограф, он вошёл в кино в 1911 году ассистентом оператора и работал над многими фильмами Аллена Дуэна с 1911 года. Кинооператор в Triangle с 1915 года, он часто работал под начальством Д. У. Гриффита. Он был оператором в нескольких фильмах с Дагласом Фэрбэнксом под режиссурой Дуэна. Когда Америка вступила в Первую мировую войну, он служил в разведке в отделе фотосъемки и позже сопровождал президента Вильсона по Европе в качестве старшего оператора. Вернувшись в Голливуд в 1919 году, дебютировав двумя фильмами с Фэрбэнксом, он стал режиссёром. Флеминг не добился у критиков репутации одного из величайших режиссёров Голливуда, но все были согласны с тем, что он мастер своего дела. Он часто добивался от актёров блестящей игры и выдавал элегантную, развлекательную продукцию, особенно ему удавались мужские приключенческие фильмы. Некоторые его фильмы 1930-х годов для MGM особенно занимательны, особенно «Бомба», «Остров сокровищ», «Отважные капитаны» и вечно популярный «Волшебник страны Оз». Именно он указан в титрах как режиссёр фильма «Унесённые ветром», за который он получил «Оскара», но над фильмом работало столько людей, что трудно сказать, кому он обязан своими достоинствами, а кому — недостатками. Два последних фильма Флеминга — «Приключение» и «Жанна Д'Арк» провалились.
Умер Виктор Флеминг 6 января 1949 года от сердечного приступа.