Владимир Венгеров родился 11 января 1920 года в Саратове.
Окончил режиссёрский факультет ВГИКа в 1943 году (мастерская Сергея Эйзенштейна). С 1944 года работал на киностудии Ленфильм с режиссёрами Юлием Райзманом и Фридрихом Эрмлером. Руководил III Творческим объединением «Ленфильма».
В 1954 году поставил приключенческий фильм «Кортик» (по повести А.Н. Рыбакова), который до сих пор находит своих зрителей благодаря остроте сюжета и игре юных исполнителей. Ещё больший успех, во многом обусловленный прежними достижениями, ожидал и следующий фильм режиссёра «Два капитана» (по роману В.А. Каверина). Наиболее значительной работой Венгерова стал фильм «Порожний рейс», поставленный по книге С.П. Антонова, в котором режиссёр на первый план в отличие от предыдущих своих фильмов выдвинул нравственный конфликт. Народный артист РСФСР (1978).
Похоронен на кладбище в Комарово под Санкт-Петербургом.