Владимир Татлин родился 16 (28) декабря 1885 года. В 13 лет убежал из дома, жил случайными заработками, плавал юнгой в Турцию, помогал иконописцам и театральным декораторам. В 1902 поступил в Московское училище живописи, ваяния и зодчества, но уже через год был отчислен «за неуспеваемость и неодобрительное поведение». Затем с 1905 по 1910 годы занимался в Пензенском художественном училище.
В 1906 году вместе с русской кустарной выставкой посетил Париж, выступая в качестве профессионального музыканта-бандуриста.
В 1910-х участвовал в выставках таких объединений, как «Мир искусства», «Союз молодёжи», «Бубновый валет» и «Ослиный хвост».
В 1913 году посетил мастерскую Пабло Пикассо.
В 1915 году участвовал в легендарной Последней футуристической выставке 0.10, представив свои «контррельефы» (материальный подбор), объемные произведения, понимаемые как «беспредметные», построенные на сопоставлении различных материалов.
В 1923 году поставил в ГИНХУКе как режиссёр, сценограф и актёр спектакль по поэме В. Хлебникова «Зангези».
В 1925—1927 — профессор в Киевском Художественном Институте . Среди учеников были ставшие впоследствии известными: И. Каракис и др.
В 1927—1930 — профессор ВХУТЕИНа в Москве.
В 1930—1940х годах Татлин был вынужден работать как книжный художник и сценограф.
Скончался в Москве 31 мая 1953 года.
Сын — Ромов, Анатолий Сергеевич.
Владимир Татлин стал знаменит не столько живописью и контррельефами (которые некоторые искусствоведы считают продолжением разработок Пабло Пикассо), но, в большей степени, проектами, которые предназначались для реализации в жизнь, но не дошли до производства, так и оставшись идеями, которые продолжают фигурировать в виде реконструкций и эскизов до сих пор («Памятник III-му Интернационалу», «Летатлин», «Нормаль-одежда»).
Известно противостояние Владимира Татлина концепциям Казимира Малевича, настаивавшего на форме и цвете, в то время как Татлин предлагал «ставить глаз под контроль осязания», связывал искусство с жизнью. Существует даже исторический анекдот о случае, когда Татлин выбил стул из-под Малевича, предложив ему посидеть на геометрии и цвете.
Работы В. Татлина вдохновили немецких художников-дадаистов, которые поняли их как революцию в искусстве. Известна фотография Георга Гроса и Джона Хертфилда, держащих плакат с надписью «Искусство умерло — Да здравствует машинное искусство Татлина!».
Утопический потенциал конструктивизма, художника-участника промышленной революции в полной мере был реализован В.Татлиным при создании проекта летательного аппарата, получившего название «Летатлин». Формы этого проекта отдаленно напоминающего рисунки Леонардо Да Винчи, воспроизведённые в XX веке, предъявляют конструктивизм как недостижимую мечту об органичном единении человеческого и машинного (см. Конструктивизм (искусство)). «Летатлин» выставлялся в Пушкинском музее искусств. Также было несколько попыток произвести реальные испытания «Летатлина» как летательного аппарата будущего. Испытания так и не состоялись по разным причинам.
Единственная прижизненная персональная выставка Владимира Татлина состоялась в 1932 году. В дальнейшем, когда, все «формальные» направления были искоренены победившей идеологией социалистического реализма, Татлин сотрудничал с театром и вернулся к живописи.
Татлин умер в 1953 году, но его наследие оказалось востребованным сначала в 1960-е, а затем — в 1990-е годы в Европе и России. Проводились ретроспективные выставки, его проекты реконструировались и цитировались различными художниками, наследие В. Татлина стало одним из символов русского авангарда.
Работы Татлина находятся в собраниях: