Родился 16 (28) апреля 1895 года в Санкт-Петербурге в семье поволжских немцев. Отец — Яков Филиппович Пропп (1858—1919), зажиточный поволжский крестьянин, родившийся в селе Гуссенбах (ныне — село Линёво, Волгоградская область).
В 1914—1918 гг. изучал русскую и германскую филологию на филологическом факультете в Петроградском университете. Впоследствии преподавал немецкий язык в вузах Ленинграда.
В послереволюционные годы, в период Гражданской войны и несколько позже (с 1917 по 1929 г.) семейство Пропп проживало в своём доме на хуторе Рrорр. За это время Владимир Яковлевич был в отцовском имении несколько раз. В конце 1918 года навестил больного отца, в марте 1919 года приехал уже на похороны Якова Филипповича, после чего на некоторое время остался здесь и работал на поле, вместе со своими родственниками, потом устроился школьным учителем в деревню Голый Карамыш, находящуюся за 70 километров от хутора. Затем В. Я. Пропп вернулся в Петроград. Летом 1923 года он привозил показать семье молоденькую жену. В 1929 г. летним отпуском прибыл с тем, чтобы уговорить мать Анну Фридриховну и зятя Роберта Шварца (мужа Оттилии Яковлевны) продать или сократить хозяйство.
20 декабря 1929 года в немецкой колонии Гуссенбах Медведицкого кантона происходило раскулачивание, в процессе которого подверглось захвату колхозом и поместье Анны Фридриховны Пропп. По акту, составленному ударной бригадой при Гуссенбахском сельском Совете, имущество гражданки Пропп было передано в коллективное хозяйство им. Сталина.
С 1932 года преподавал и вёл научную работу в Ленинградском университете (ЛГУ). В 1937 года стал доцентом, с 1938 года — профессор ЛГУ, последовательно на кафедрах романо-германской филологии, фольклора и, вплоть до 1969 года, русской литературы; в 1963—1964 гг. занимал должность исполняющего обязанности заведующего кафедрой.
С 1949 года по 1952 год преподавал на кафедре этнографии и антропологии исторического факультета.
Скончался В. Я. Пропп в Ленинграде, в возрасте 75 лет, 22 августа 1970 года. Похоронен в том же городе, на Северном кладбище.
Cамая известная работа учёного — «Морфология сказки» (Ленинград, 1928). Пропп выделяет повторяющиеся постоянные элементы — функции действующего лица (всего 31), положив начало структурно-типологическому изучению нарратива. Работа Проппа оказала значительное влияние на развитие структуралистских исследований мифологических, фольклорных, литературных текстов.
В работе «Исторические корни волшебной сказки» (Ленинград, 1946) Пропп развивает гипотезу, разработанную Сентивом. Пропп видит в народных сказках напоминание о тотемических ритуалах инициации. Совершенно очевидно, что структура сказок имеет характер инициации. Но вся проблема в том, чтобы выяснить, описывает ли сказка систему обрядов, относящихся к какой-либо определённой стадии культуры, или же её сценарий инициации оказывается «воображаемым», в том смысле, что он не связан с каким-то историко-культурным контекстом, но выражает скорее внеисторическое архетипическое поведение психики. В качестве примера Пропп обращается к тотемическим инициациям; этот тип инициации был категорически недоступен для женщин, но основным персонажем славянских сказок оказывается как раз женщина: старая ведьма, Баба-Яга. Впрочем, Баба-Яга выступает в роли посвящающего старшего с точки зрения гипотезы о обрядовом происхождении сказки. А посвящающий, хотя всегда являлся мужчиной, имел символические признаки обоих полов, или даже только женские.
Иначе говоря, в сказках нет точного напоминания о какой-либо определенной стадии культуры: здесь смешиваются и сталкиваются друг с другом различные исторические циклы и культурные стили. Здесь сохранились только образцы поведения, которые могли существовать во многих культурных циклах и в разные исторические моменты.
Подтверждением предположения о происхождении сказок из устных преданий, рассказываемых при инициации, служит схожесть мотивов и функций персонажей в сказках самых разных народов. Кроме того, Пропп приводит этнографические данные, показывающие процесс разложения древней тотемической религии и превращения сакральных некогда устных преданий в сказки. Рассматривая этносы, ещё не расставшиеся с тотемизмом (и не имеющие сказок как таковых), находящие в процессе его разложения и современные сказки «культурных» народов, Пропп приходит к выводу о единстве происхождения волшебной сказки.
Другой работой В. Я. Проппа является монография «Русские аграрные праздники», где автор, на основании огромного фольклорного материала, указывает на аграрный (земледельческий) характер многих славянских праздников и верований, таких как Масленица, Семик, базисом для которой во многом послужила работа Дж. Фрэзера «Золотая ветвь».