Родился в музыкальной семье, отец — скрипач и дирижёр провинциального оркестра Николай Михайлович Цыбин, мать — пела и немного играла на гитаре. После переезда семьи в Москву, отец Володи умер от чахотки, когда мальчику было 9 лет, и мать определила его (а позже и его младшего брата Петра) учеником в духовой оркестр 12го гренадерского Астраханского полка, где он с 1886 по 1890 гг. учился игре на флейте-пикколо, пел в хоре и обучался грамоте. С 1889 по 1895 учился в Московской консерватории по классу флейты В. Кречмана. В 1895—1896 — солист оркестра Театра Ф.Корша. В 1896 году поступил по конкурсу в Большой театр пикколистом, а через некоторое время начал и иногда замещать стареющего Фердинанда Бюхнера на посту флейтиста-солиста.
В 1907 году переехал в Санкт-Петербург, где в связи с кончиной Эрнесто Кёлера поступил по конкурсу на освободившееся место флейтиста-солиста в Мариинском театре, проработав там до 1920. Летом 1909 года участвовал в гастрольной поездке труппы театра в Париж, выступив в театре Шатле в рамках «Русских сезонов» Сергея Дягилева. Параллельно работе флейтиста-солиста в оркестре, с 1910 по 1914 гг., уже будучи в 30-летнем возрасте, получал второе образование в Санкт-Петербургской консерватории по двум факультетам — теории композиции и дирижированию. Композицией занимался под руководством Александра Глазунова, чтением партитур — у Анатолия Лядова, дирижированием — у Николая Черепнина. В классе Черепнина В. Н. Цыбин учился вместе с С. С. Прокофьевым, с которым поделил выпускной вечер.
После смерти Ф.Степанова в 1914 году, Цыбин занял его место в Петроградской консерватории, где вёл класс флейты до 1920 г (с 1917 г. профессор). Летом 1915 года состоял директором Павловского музыкального вокзала. В 1918—1919 гг. являлся ассистентом главного дирижёра оркестра балетного состава Мариинского театра — Рикардо Дриго.
В 1920 г. по семейным обстоятельствам переехал в Москву. В 1920 г. вместе с женой Елизаветой Тимофеевной (1884—1975) основал в г. Пушкино (близ Москвы) в доме Берга на собственные средства музыкально-художественный детский дом (впоследствии детская музыкальная школа № 1). В этой музыкальной школе-интернате получили музыкальное образование многие беспризорные дети, некоторые из которых стали впоследствии профессиональными музыкантами (флейтист А. А. Баранников, фаготист В. А. Малиновский, скрипач, а впоследствии Директор Московского театра оперетты В. П. Ефремов. и др.). Цыбин оставался руководителем этого учебного заведения около 10 лет, написал для своих подопечных оперную постановку, а также учебник по элементарной теории музыки. С 1921 по 1929 гг. работал солистом Большого театра. После кончины В. В. Кречмана, Цыбин с 1923 года возглавил класс флейты в Московской Государственной консерватории, где преподавал до конца своей жизни. Во время Великой Отечественной Войны (1941—1945гг) был заведующим кафедрой духовых инструментов. В периоды с 1936 по 1941 и с 1944 по 1948 гг. совмещал педагогическую работу в консерватории с работой на Военно-дирижёрском факультете. С 1938 по 1948 годы работал преподавателем класса флейты в музыкальном училище при Московской консерватории..
Заслуженный деятель искусств РСФСР (1946). Жил в Пушкино, по адресу 2-й Добролюбовский проезд (ныне улица Н.Островского) 7/10. Похоронен на Введенском кладбище.
Игра Цыбина всегда отличалась присущей только ему красотой звучания, выразительностью, богатством тембровых оттенков, достигаемых блестящей техникой владения инструмента и творческой фантазией. Сравнивая игру В. Н. Цыбина с игрой выдающегося французского виртуоза, профессора Парижской консерватории Поля Таффанеля, (посетившего в конце 90-х годов XIX века Москву), И. В. Липаев писал:
Цыбин гастролировал как солист и в составе оркестров в Москве, Ленинграде, Павловске[уточните викиссылку], Киеве, Баку, Ростове на Дону, Кисловодске, Севастополе, Ялте, а также в Париже («Русский Сезон» Сергея Дягилева); играл под управлением таких дирижёров как Бруно Вальтер, Рихард Штраус, Сергей Кусевицкий, Э. Направник, Н. Голованов. Играл на флейте системы Бёма, но также владел и аппликатурой флейт простых систем (на которых играл в детстве в полковом оркестре). Любимый ученик Цыбина, Юлий Ягудин, так писал о его игре:
.
Обладая незаурядным композиторским дарованием, Владимир Николаевич Цыбин создал большой, качественно новый репертуар для флейты: три Концертных аллегро, Анданте, Тарантеллу, 10 концертных этюда для флейты, пьесы, квинтет флейт, квинтет, секстет и септет духовых, сборники переложений, обработок для флейты, упражнения. Композитор отлично знал специфику флейты и её возможности, блестяще исполняя собственные произведения. Его концерты для гобоя, кларнета, валторны, трубы и других инструментов, представляют собой несомненную художественную ценность. Владимир Цыбин — автор ряда крупных музыкальных сочинений, среди них Симфония, Балетная сюита, Кантата, симфонические поэмы, опера «Сказка о мёртвой царевне и семи богатырях» (по Пушкину), опера-балет «Фленго» (по В. Гюго) и др произведения.
Владимир Николаевич Цыбин воспитал целую плеяду известных флейтистов. Его педагогические принципы, методика преподавания зафиксированы в учебнике «Основы техники игры на флейте» (1940), а также во множестве педагогических и методических работ, оставшихся в рукописях. Среди его учеников — ряд известных флейтистов, профессоров: Николай Платонов, Борис Тризно, Юлий Ягудин, Александр Корнеев, Григорий Мадатов и другие.
Дирижерскую деятельность начал с 1893 года, заменяя капельмейстера полкового духового оркестра. С 1894 работал регентом любительского церковного хора в Москве. В 1898 г. дирижировал военным оркестром медных духовых в Ярославле. После обучения на дирижёрском факультете Санкт-Петербургской консерватории (1910—1914), дебютировал в качестве дирижёра в Мариинском театре в опере «Богема» и в Большом театре в балетах «Коппелия» Делиба и «Волшебное зеркало» Корещенко. Во время летних сезонов 1916—1917 гг. дирижировал симфоническим оркестром г. Саратова. В течение 1918—1919 гг. являлся ассистентом Рикардо Дриго в оркестра балетного состава Мариинского театра. В 1920—1930х гг. регулярно дирижировал студенческим оркестром Московской консерватории. В 1930 году дирижировал симфоническим оркестром кинотеатра «Ударник» в Москве.
Для симфонического оркестра:
Вокальные произведения:
Для духового оркестра:
I Международный конкурс флейтистов им. В. Н. Цыбина состоялся в Москве в июне 2007 года.
Владимир Николаевич и Елизавета Тимофеевна Цыбины (1884—1975) являются родителями выдающегося авиационного и космического конструктора Павла Владимировича Цыбина (1905—1992).