Володимир Васильович Гостюхін народився в місті Свердловськ, Свердловська область, РРФСР, СРСР. Навчався в радіотехнічному училищі. У 1970 закінчив Державний інститут театрального мистецтва імені Луначарського. Перебуваючи на службі в СА, працював у Центральному академічному театрі Радянської Армії. З 1982 - актор Мінського Театру-студії кіноактора. Там же грав роль старшини Бокарьова у виставі "Невідомий солдат". Знімався в епізодах ("Був місяць травень", 1970; "Моя доля", 1973). Член Міжнародної слов'янської академії, віце-президент Міжнародного кінофоруму «Золотий Витязь». У кіно Гостюхін дебютував ще на останньому курсі ГІТІСу, знявшись в епізодичній ролі солдата Вехова у фільмі Марлена Хуцієва "Був місяць травень" (1970). А першу помітну роль зіграв у фільмі Василя Ординського "Ходіння по муках" (Красильников). Але для глядачів цей актор почався зі стрічки Лариси Шепітько "Сходження", що вийшла в 1976. Запрошення Ларисою Шепітько на одну з головних ролей мебляра-реквізитора Театру Радянської Армії Володимира Гостюхіна було для всіх повною несподіванкою. І для самого Гостюхіна, зрозуміло, в першу чергу. Роль зрадника Рибака Володимир Гостюхін зіграв сильно і переконливо. Ця робота яскраво продемонструвала драматичний талант актора. Володимир Гостюхін прагнув передати живий рух характеру, що змінюється залежно від тих чи інших життєвих обставин. Затиснутий у рамки встановленої режисером схеми образу, він зумів створити (особливо в першій половині стрічки) більш глибокий характер, наблизившись до того розуміння, яке було закладено в повісті Василя Бикова.

Новий виток популярності, цього разу серед молодого покоління, принесла Володимиру Гостюхіну роль чарівного Федора Івановича в серіалі "Далекобійники". Глядачі - від малого до великого - полюбили цей міцно збитий добротний народний серіал та його героїв Петровича і Сашка (Владислав Галкін). Тепер, як зізнається актор, "побачивши мене, кажуть: "Далекобійник іде!" Ніби я нічого за останній час не грав". Але Володимир Васильович не зупиняється на досягнутому. Останніми роками вийшло відразу кілька фільмів з цікавими роботами актора: "Війна", "Прикутий", "Дикий табун". Був зайнятий у плодовитого Дмитра Астрахана - хоч роль другого плану – у фільмі "Подаруй мені місячне світло". Повернувся до С. Овчарова - чудова, весела, з пустощами робота в "Казці про Федота-стрільця" за народною віршованою п'єсою Леоніда Філатова. У 2004 в серіалі "Команда" Гостюхін зіграв тренера провінційної футбольної команди "Торпедо". Володимир Васильович розповідає: "Мені було особливо цікаво зніматися в цьому серіалі, оскільки все моє дитинство пов'язане з футболом. Коли мама в черговий раз бачила мої порвані кеди, вона лаялася "Взуття на тебе не напасешся!" Я мовчки зашивав їх і знову біг у двір - мене чекала моя команда". Серед останніх робіт не можна не відзначити фільм «Відлига» режисера Валерія Тодоровського, який вийшов на екрани в 2013. У 2014 глядачі насолоджувалися грою актора в популярних фільмах «Алхімік», «За зустріч» і «Ялинки 1914».