Советский авиаконструктор, лауреат Государственной премии (1941).
Родился в селе Самбек близ Таганрога. В 1911 г. поступил на механический факультет Московского высшего технического училища, где учился у Н. Е. Жуковского. С 1921 г. лаборант в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ). После окончания МВТУ остался на работе в ЦАГИ инженером. Работая под руководством А. Н. Туполева, занимался проектированием крыльев самолетов, а также участвовал в разработке и организовывал производство глиссеров, аэросаней, торпедных катеров и дирижаблей. Лично в качестве водителя участвовал в пробегах на аэросанях в 1924, 1926 и 1929 гг. В октябре 1931 г. В. М. Петляков был назначен начальником секции тяжелых самолетов, занимавшейся разработкой и улучшением бомбардировщиков ТБ-1, ТБ-3 и других многомоторных самолетов. В 1932-1934 гг.— заместитель начальника конструкторского отдела секции опытного самолетостроения (КОСОС) в ЦАГИ. С 1934 г. Петляков в качестве заместителя А. Н. Туполева и начальника конструкторской бригады занимается проектированием тяжелого 4-моторного бомбардировщика АНТ-42 (ТБ-7). Эта работа остается приоритетной для него и после назначения 20 июня 1937 г. главным конструктором завода опытного самолетостроения. Однако в том же году В. М. Петляков, А. Н. Туполев и ряд других советских авиаконструкторов и инженеров были арестованы по сфабрикованным обвинениям, что вместе с объективными причинами отразилось на сроках доводки ТБ-7. В результате к июню 1941 г. было выпущено всего ок. 20 таких самолетов. Арестованные авиаспециалисты были собраны в бывшем здании КОСОС в Москве, и продолжили работать в заключении в т. н. Спецтехотделе НКВД (позднее Особое Техническое Бюро). Бригаде В. М. Петлякова поручили работу над 2-моторным высотным перехватчиком под индексом «100». В кон. 1939 г. самолет был готов, однако в мае 1940 г. конструктор получает приказ переделать «сотку» в пикирующий бомбардировщик. Уже осенью того же года новый пикировщик был готов, и в декабре началось его серийное производство под маркой Пе-2. В 1941 г. на базе Пе-2 был создан тяжелый истребитель Пе-3. Конструкторское бюро Петлякова продолжало работать в системе НКВД до начала войны, а затем его передали в Наркомат авиапромышленности. 12 января 1942 г. во время перелета в Москву самолет Пе-2, на котором в качестве пассажира летел Петляков, загорелся в воздухе и разбился. Талантливый авиаконструктор погиб. После его гибели работы по совершенствованию «пешки», как ласково называли Пе-2 на фронте, продолжили А. М. Изяксон, А. И. Путилов и В. М. Мясищев. Петлякова сыграли свою важную роль в вооруженной борьбе с германской армией. Пе-2 по праву считается одним из лучших пикировщиков 2-й мировой войны. ТБ-7, хотя его и выпустили в небольшом количестве (всего ок. 80 единиц), также отличился в ходе боевых действий. 12 августа 1941 г. эти машины бомбили Берлин, весной 1942 г. ТБ-7 доставил В. М. Молотова в Великобританию, пролетев над оккупированной Европой, летом 1943 г. с Пе-8 (так с 1942 г. стал называться ТБ-7) впервые на врага была сброшена 5-тонная авиабомба. Аналогичных по мощности вооружения и величине бомбовой нагрузки самолетов советские ВВС в 1941-1945 гг. не имели.
