Родился 1 (13) января 1863 г. в селе Курдюма Саратовской губернии в семье сельского священника. C детских лет был глубоко верующим человеком.
В 1883 г. оканчивает Саратовскую духовную семинарию и поступает в Казанскую духовную академию, которую оканчивает в 1887 г. По завершении курса обучения причислен Советом академии к первому разряду выпускников и удостоен степени кандидата богословия. Ему предоставлено право при соискании степени магистра богословия не делать нового научного исследования и не представлять нового сочинения, а только напечатать и защитить имеющееся курсовое сочинение по теме «Догматическое богословие св. Григория Нисского» в качесте магистерской диссетрации.
Защита магистерской диссертации состоялась 21 февраля 1888 года.
24 июня 1888 года признан Советом академии достойным степени магистра богословия и утвержден в ней Святейшим Синодом с предоставлением права преподавать в семинарии.
30 октября 1888 года занял должность доцента академии.
В 1894 г. женится на Любови Андреевне Ясницкой, дочери протоиерея грузинской церкви Казани Андрея Дмитриевича Ясницкого. Молодая семья довольно скоро становится многодетной: рождается дочь Нина и четверо сыновей — Валентин, Иван, Владимир и Андрей.
В 1895 году читает публичную лекцию в Казанской городской Думе на тему «Вопрос о смысле жизни в Новозаветном откровении», в которой содержались основные идеи его фундаментальной работы «Наука о человеке».
С 1898 г. профессор кафедры метафизики Казанской духовной академии.
В 1913 году присуждается звание заслуженного профессора Казанской духовной академии, в которой преподает до ее закрытия в 1919 г. После безуспешно пытается устроиться на работу на кафедру психологии Казанского университета.
Не принял революцию, что привелу к разрыву отношений со старшим сыном Валентином, ставшим чекистом и убитым толпой во время изъятия ценностей из храмов Раифского Богородицкого мужского монастыря под Казанью.
В 1920-е годы на его квартире собирется кружок, состоящий из бывших преподавателей духовной академии.
В 1931 г. привлечен к ответственности по делу о «контрреволюционной церковно-монархической организации». Обвинен в создании религиозной организации «Истинно-Православная церковь». Особым совещанием коллегии ОГПУ осужден по статье 58.11. Приговор — 3 года ссылки в Казахстан — не был приведен в исполнение в связи с тем, что погибший сын Валентин получил звание героя посмертно.
Умер от хронической пневмонии в июне 1937 г. Похоронен на Арском кладбище Казани, недалеко от могилы Н. И. Лобачевского.
Реабилитирован в 1992 году.
Высокую оценку работе «Наука о человеке» дал русский философ Н. А. Бердяев:
Протопресвитер Василий Зеньковский в своей фундаментальной работе «История русской философии» отметил значительные заслуги В. И. Несмелова в разработке антропологических проблем:
Церковный историк и деятель русского зарубежья протоиерей Георгий Флоровский критиковал работы В. И. Несмелова за слабость теоретических построений, по мнению критика оторванных от исторической действительности: