Родился 16 (29) июля 1918 в городе Купянске Харьковской области. Отец Дудинцева Семен Николаевич Байков, штабс-капитан царской армии, погиб во время Гражданской войны (расстрелян в Харькове красными /2/), и Владимира воспитывал отчим, Дмитрий Иванович Дудинцев, по профессии землемер. Мать Клавдия Владимировна Жихарева была артисткой оперетты.
В 1940 году Владимир закончил Московский юридический институт и был призван в армию. Был участником Великой Отечественной войны, сначала офицером-артиллеристом, а потом командиром пехотной роты. Получил 4 ранения в боях под Ленинградом, последнее — тяжёлое 31 декабря 1941 года. После госпиталя служил в военной прокуратуре в Сибири до демобилизации в 1945 году. После окончания войны вернулся в Москву и работал корреспондентом в газете «Комсомольская правда» (1946—1951).
В 1952 вышел сборник рассказов «У семи богатырей», в 1953 — повесть «На своём месте».
В 1956 году опубликовал роман «Не хлебом единым» (по мотивам романа снят фильм), вызвавший большой резонанс и дискуссии. Это роман об изобретателе, который во времена Сталина ведёт тщетную борьбу с засильем начальства и с заурядной бюрократией, пока с ним самим не расправляются, прибегнув к клевете. «Этот роман выделяется не художественными достоинствами, а открытым изображением разрыва, существовавшего в СССР между изолированным правящим слоем и народом» (Вольфганг Казак).
Выходят «Новогодняя сказка» (1960) и сборник «Повести и рассказы» (1959) и «Рассказы» (1963).
В 1987 вышел роман «Белые одежды» (экранизирован), написанный за 20 лет до этого и посвящённый периоду борьбы с лысенковщиной в биологии и вокруг неё. Роман был удостоен Государственной премии СССР (1988).
Умер в Москве 22 июля 1998.