Отечественный авиаконструктор. Окончил МВТУ (1922). В 1917–1918гг. – техник-чертёжник авиационного расчётно-испытательного бюро при аэродинамической лаборатории МВТУ. В 1921–1936гг. – в ЦАГИ (в КБ А.Н.Туполева). Руководил проектированием крыльев многих самолётов АНТ, внедрением в серию бомбардировщиков АНТ-4, АНТ-6, созданием бомбардировщика АНТ-42 (Пе-8).

В.М.Петляков – один из организаторов металлического самолётостроения в СССР, создал (совместно с В.Н.Беляевым) метод расчёта многолонжеронного металлического свободнонесущего крыла с гофрированной обшивкой (известен как «метод Петлякова»). С 1936г. – главный конструктор.

Был необоснованно репрессирован и в 1937–1940гг. находился в заключении, работая при этом в 3/06-29 НКВД над бомбардировщиком ПБ-100 (Пе-2). В 1941г. возглавил КБ на заводе № 22 в Казани, где были продолжены работы над модификациями Пе-2.

Погиб в авиационной катастрофе. Удостоен Государственной премии СССР (1941). Награждён 2 орденами Ленина, орденом Красной Звезды.