В. Б. Шкловский родился 12 (24) января 1893 года в Санкт-Петербурге в семье преподавателя математики еврейского происхождения, впоследствии профессора Высших артиллерийских курсов Бориса Владимировича Шкловского и его жены Варвары Карловны, урождённой Бундель, русско-немецкого происхождения. Родной брат отца — Исаак Владимирович Шкловский (1864—1935) был известным публицистом, критиком и этнографом, который публиковался под псевдонимом Дионео. Старший брат Виктора Шкловского — Владимир Шкловский — стал филологом, преподавателем французского языка в Санкт-Петербургской духовной академии, в 1919—1922 годах входил в Совет православных братств Петрограда, неоднократно арестовывался, был расстрелян в 1937 году. Другой брат, Николай Борисович (1890—1918), был расстрелян в 1918 году как правый эсер. Сестра — Евгения Борисовна (1891—1919) умерла в Петрограде в 1919 году.
Юность Виктор Шкловский провел в Петербурге. Хотя много читал, был исключён из школы за плохую успеваемость, впоследствии успешно закончил «снисходительную» гимназию. Ещё гимназистом стал печататься в журнале «Весна». Учился в Петербургском университете на историко-филологическом факультете, посещал лекции таких известных учёных, как академики Крачковский и Бодуэн де Куртенэ.
После начала Первой мировой войны осенью 1914 года ушел добровольцем в армию. Сменил несколько военных специальностей и в 1915 году вернулся в Петроград, где служил в школе броневых офицеров-инструкторов. В этот период с группой единомышленников (Л. П. Якубинский, Е. Д. Поливанов, О. М. Брик и др.) он готовил первый и второй выпуски Сборников по теории поэтического языка (1916, 1917), куда вошли и ставшие впоследствии хрестоматийными работы самого Шкловского О поэзии и заумном языке и Искусство как прием. В 1916 году Шкловский стал одним из зачинателей «Общества изучения теории поэтического языка» (ОПОЯЗ), объединившего теоретиков формальной школы в литературоведении; ввел термин «остранение».
Принял активное участие в Февральской революции, был избран членом комитета петроградского Запасного броневого дивизиона, в качестве его представителя участвовал в работе Петроградского совета. Как помощник комиссара Временного правительства был направлен на Юго-Западный фронт, где 3 июля 1917 лично возглавил атаку одного из полков, был ранен в живот навылет и получил Георгиевский крест 4-й степени из рук Л. Г. Корнилова. После выздоровления в качестве помощника комиссара Временного правительства был направлен в Отдельный Кавказский кавалерийский корпус в Персию, где организовывал эвакуацию российских войск и вернулся с ними в Петроград в начале 1918 года.
В Петрограде Шкловский работал в Художественно-исторической комиссии Зимнего дворца и активно участвовал в антибольшевистском заговоре эсеров. Когда заговор был раскрыт, Шкловский был вынужден покинуть Петроград и уехал в Саратов, некоторое время скрывался в психиатрической больнице, одновременно работая над созданием теории прозы. Затем он уехал в Киев, где служил в 4-м автопанцирном дивизионе и участвовал в неудачной попытке свержения гетмана Скоропадского.
Выполняя просьбу знакомой, уговорившей его доставить крупную сумму денег в Петроград, добрался почти до самой Москвы, но был узнан агентом ЧК и, спасаясь от ареста, на ходу выпрыгнул с поезда. После этого, добравшись до столицы, он встретился с А. М. Горьким, который ходатайствовал за него перед Я. М. Свердловым. По некоторым источникам, Свердлов выдал Шкловскому документ на бланке ВЦИК с требованием прекратить его дело. В конце 1918 года Шкловский решил больше не участвовать в политической деятельности и в начале 1919 вернулся в Петроград, где преподавал в Студии художественного перевода при петроградском издательстве «Всемирная литература» теорию литературы.
Весной 1920 Шкловский стрелялся на дуэли, покинул Петроград и отправился на поиски жены, которая выехала на Украину, спасаясь от голода. В рядах Красной армии Шкловский принял участие в боях при Александровске, Херсоне и Каховке.
Затем Шкловский вновь вернулся в Петроград, 9 октября 1920 был избран профессором Российского института истории искусств. В 1921 и начале 1922 Шкловский активно печатался в журналах «Петербург», «Дом искусств», «Книжный угол», отдельными оттисками издал ряд статей по литературоведению, опубликовал мемуарную книгу «Революция и фронт», участвовал в собраниях группы «Серапионовы братья». Но в 1922 году начались аресты эсеров, и Шкловский 4 марта 1922, спасаясь от ареста, бежал в Финляндию. Его жена, арестованная в качестве заложницы, находилась некоторое время в заключении. Шкловский жил в Берлине с апреля 1922 до июня 1923 — (адрес: Kaiserallee 207, ныне Bundesallee), где издал мемуарную книгу «Сентиментальное путешествие» (1923), название которой позаимствовано у книги Лоренса Стерна «Сентементальное путешествие по Франции и Италии» (1768).
С конца 1922 года Шкловский начал просить о возвращении в СССР. Вернулся в сентябре 1923, жил в Москве. Был близок к футуристам — В. Хлебникову, А. Кручёных, В. Маяковскому, с которым был особенно хорошо знаком и которого посещал на квартирах в Гендриковом переулке, 15/13, и Лубянском проезде, 3/6. Со свойственным ему темпераментом активно участвовал в литературных дискуссиях 1920-х, проходивших во Дворце искусств (Поварская улица, 52) и Большой аудитории Политехнического музея (Новая площадь, 3). Один из лидеров группы «ЛЕФ». Его идейные и эстетические позиции подвергались нападкам со стороны идеологов РАПП.
В 1930 году Шкловский выступил с покаянной статьёй «Об одной научной ошибке». С 1930-х годов, вынужденный перейти к принципам более широкого социально-исторического исследования, выступал как критик современной литературы. С московскими впечатлениями связаны книги Шкловского «О Маяковском», «Встречи», мемуары «Жили-были» и другие, дающие яркую картину жизни московской творческой интеллигенции 1920-х годов.
Осенью 1932 Шкловский отправился в поездку на строительство Беломоро-Балтийского канала. Главной целью его поездки является не сбор материала (тем не менее Шкловский написал обширные фрагменты для коллективной книги 1934, воспевавшей строительство канала), а встреча с братом, находившимся в заключении, и, по возможности, облегчение его участи. На вопрос сопровождавшего его чекиста, как он себя здесь чувствует, Шкловский ответил: «Как живая лиса в меховом магазине».
Интерес к отечественной, и в частности к московской, истории отразился в повестях Шкловского «Матвей Комаров, житель города Москвы» (1929), «Минин и Пожарский» (1939) и др. Большое место в творчестве Шкловского занимают работы о Л. Н. Толстом, Ф. М. Достоевском, С. М. Эйзенштейне. Сын Шкловского погиб на фронте Великой Отечественной войны в 1944 году.
В 1960-х на Западе возник интерес к работам Шкловского 1920-х годов.
В. Б. Шкловский скончался 5 декабря 1984 года. Похоронен в Москве на Кунцевском кладбище.
1920—1922 — ДИСК — проспект 25-го Октября, 15.
Многие из них написаны в соавторстве.
Три медведя (мультфильм, 1937)
Шкловский выступал рассказчиком в следующих многосерийных передачах: