Bыдающийся русский химик, ученик А.М. Бутлерова и виднейший представитель его школы. Окончил в 1860 году Казанский университет. С 1862 году читал лекции, а с 1868 года, после перехода Бутлерова в Петербургский университет, заведовал кафедрой химии Казанского университета. В 1869 году защитил докторскую диссертацию и был избран экстраординарным, а в 1870 году ординарным профессором того же университета.
В 1871-1873 годах В.В. Марковников - профессор Новороссийского университета (в Одессе). С 1873 года - профессор Московского университета, где переоборудовал старую, а затем построил новую химическую лабораторию и коренным образом улучшил преподавание химии.
Основные научные труды Морковникова посвящены дальнейшему развитию теории строения органических соединений А.М. Бутлерова, исследованию кавказской нефти и алициклических углеводородов (нафтенов).
В теории химического строения В.В. Марковников разрабатывал вопросы изомерии и взаимного влияния атомов в молекулах органических соединений. Получив по заранее намеченному теорией химического строения пути изомасляную кислоту, Марковников показал ее отличие от нормальной масляной кислоты брожения. Это было первым доказательством существования изомерии среди жирных кислот. В магистерской диссертации "Об изомерии органических соединений" (1865 г.) Марковников дал очерк учения об изомерии и анализ его современного состояния.
Марковников активно пропагандировал необходимость самостоятельного развития отечественной химической промышленности, организации заводских лабораторий, широкого распространения научных знаний и тесной связи между наукой и промышленностью. Марковников первым выступил в защиту приоритета А.М. Бутлерова в создании теории химического строения. По его инициативе был издан "Ломоносовский " сборник (1901 г.) посвященный истории химии в России. Марковников был одним из учредителей Русского химического общества (1868 г.). В числе учеников Марковникова были многие видные ученые: Н.Я. Демьянов, М.И. Коновалов, Н.М. Кижнер, И.А. Каблуков.