Владимир Александрович Чеботарёв в начале Великой Отечественной войны в звании лейтенанта командовал артиллерийской батареей, был ранен и попал в плен, из которого бежал. Войну закончил в городе Будапеште в 1945 году.
В. А. Чеботарёв окончил режиссёрский факультет Всесоюзного государственного института кинематографии (мастерская М. Ромма) в 1952 году. После окончания ВГИКа работал режиссёром Ленинградской киностудии научно-популярных фильмов и киностудии «Ленфильм».
В числе наиболее известных работ Чеботарёва — советский фантастический кинофильм «Человек-амфибия», снятый в 1961 году совместно с режиссёром Г. С. Казанским и явившийся одним из самых кассовых советских фильмов.
Похоронен на Востряковском кладбище, рядом с женой.
Звание заслуженный деятель искусств России, Орден Почёта (1998 год).