Родился в Ленинграде. С 1948 по 1952 гг. Владимир Федосеев учился в Ленинградском музыкальном училище имени М. П. Мусоргского по классу баяна, затем ― в Московском музыкально-педагогическом институте имени Гнесиных по классам баяна и дирижирования. По окончании института в 1957 г. поступил в качестве баяниста в оркестр русских народных инструментов Центрального телевидения и Всесоюзного радио, с 1959 по 1973 гг. — художественный руководитель и главный дирижер оркестра. С 1971 г. - дирижер оркестра Ленинградской филармонии. В 1971 г. прошел аспирантуру при Московской консерватории по классу оперно-симфонического дирижирования, с 1974 г. - главный дирижер и художественный руководитель Большого симфонического оркестра Всесоюзного радио и Центрального телевидения. Владимир Федосеев ведет активную концертную деятельность, выступает с ведущими симфоническими оркестрами мира. С 2004 г. преподает в Российской академии музыки имени Гнесиных на кафедре оперно-симфонического дирижирования (профессор). Владимир Федосеев лауреат Государственных премий, награжден многочисленными орденами. В 1968 г. был удостоен звания Заслуженного артиста РСФСР, в 1973 г. - народного артиста РСФСР, с 1980 г. - народный артист СССР.