Родился 8 февраля 1928 года в маленьком городке Павловский Посад, Московская губерния.

Отец – Василий Романович работал на фабрике, а мать – Валентина Вячеславовна была воспитательницей в фабричном детском саду.

С началом Великой Отечественной войны, в 1941 году, в школе, где учился Тихонов, разместился военный госпиталь. Вячеслав в возрасте 13 лет пошёл в ремесленное училище, где учился на токаря. После этого поступил на военный завод, где работал по полученной специальности. Вечерами после работы он ходил с друзьями в кинотеатр «Вулкан» смотреть героические картины про Чапаева, Александра Невского.

Тихонов в тайне от родителей мечтал о карьере киноактёра, а они видели в нём инженера или агронома. В 1944 году Вячеслав поступил на нулевой курс Автомеханического института.

Сразу после окончания войны летом 1945 года Тихонов решил исполнить свою заветную мечту и отправился в Москву поступать во ВГИК. Однако на экзаменах Вячеслав с треском провалился, но педагог приёмной комиссии Борис Бибиков пожалел молодого парня и взял на свой факультет. Так Вячеслав Тихонов стал студентом актёрского факультета ВГИКа.

В 1950 году Тихонов окончил Всесоюзный государственный институт кинематографии с отличием (мастерская профессора Б.В. Бибикова и О.И. Пыжовой).

С 1950 года — актёр Театра-студии киноактёра.

С 1957 года — актёр киностудии имени Максима Горького.

Впервые актёр увидел себя на экране будучи студентом второго курса, когда на экраны вышел фильм Сергея Герасимова "Молодая гвардия" (1948), где он сыграл небольшую роль Володи Осьмухина. Успех картины в те первые послевоенные годы был просто оглушительным.

Однако первую популярность Тихонову принесли вовсе не героические роли, а простой деревенский парень Матвей Морозов из фильма Станислава Ростоцкого "Дело было в Пенькове" (1957), где актёр прибегнул к лирико-комедийным краскам, выводя своего героя за пределы положительного или отрицательного персонажа. Облик Вячеслава Тихонова определенно не вязался с ролью тракториста, однако зритель принял Матвея Морозова. Зритель почувствовал, что истинная драма героя заключалась не в несчастливой любви, а во внутреннем несоответствии с обстоятельствами жизни. Роль тракториста Матвея Морозова принесла актёру зрительское признание, а главное – обнаружила его востребованность в качестве исполнителя, наделявшего своих героев новым для кино тех лет свойством: неприметным, тихим романтизмом в обыденной, бесконечной повседневности. Не удивительно, что именно эту роль актёр считает своей лучшей работой в кино.

Эпохальной для Тихонова стала роль князя Андрея Болконского в фильме Сергея Бондарчука "Война и мир" (1967). На эту роль пробовались и другие актёры. Сергей Фёдорович выбрал Иннокентия Смоктуновского, но тот одновременно получил предложение от Григория Козинцева сняться в роли Гамлета и предпочёл её.

Кандидатуру Вячеслава Тихонова предложила С.Ф. Бондарчуку министр культуры Екатерина Фурцева. Процесс его утверждения на роль не был простым, пробы актёра не нравились Бондарчуку. Но тем не менее, роль была отдана именно Тихонову.

Эпопея "Война и мир" снималась четыре года. Этот фильм получил много наград, в том числе премию "Оскар" (1968). Людмила Савельева, сыгравшая Наташу Ростову, и Вячеслав Тихонов, исполнивший роль Андрея Болконского, по опросу журнала "Советский экран" были признаны лучшими актёрами 1967 года.

После столь сложной и изнурительной роли Вячеслав Васильевич блестяще сыграл учителя Мельникова в фильме С.И. Ростоцкого "Доживём до понедельника" (1968). Илья Мельников стал идеальным героем (в лучшем смысле этого слова), и даже – образцом для подражания.

Но самую «звёздную» свою роль – советского разведчика Исаева – Штирлица, Вячеслав Тихонов сыграл в телесериале "Семнадцать мгновений весны" (1973).

Вячеслав Васильевич создал живой, сложный характер. Актёру удалось показать насыщенную внутреннюю жизнь персонажа, точность и лаконизм жестов и мимики, тонкий психологизм, игру на подтекстах, едва заметную смену настроений, умение «держать» крупные планы, глубокое понимание специфики актёрской работы в кино. Образ Штирлица был создан Тихоновым настолько достоверно, что в реальность его существования поверили миллионы зрителей.

Народный артист СССР 13.08.1974 года.

Одной из самых значительных ролей актёра стала работа в фильме Сергея Бондарчука по одноимённому роману Михаила Шолохова "Они сражались за Родину" (1975). Тихонов сыграл простого солдата Николая Стрельцова.

Роль писателя Ивана Ивановича, сыгранная актёром в фильме "Белый Бим Чёрное ухо" (1977), принесла ему новую волну популярности. В 1978 году фильм был номинирован на премию «Оскар» как лучший фильм на иностранном языке.

Мужественный героический типаж актёра был востребован советским кинематографом.

В многосерийном телефильме "ТАСС уполномочен заявить..." (1984) Тихонов сыграл роль генерала КГБ Константина Ивановича Константинова.

А режиссёр Марк Захаров предложил актёру сыграть в своём фильме-притче "Убить дракона" (1988) по мотивам пьесы Евгения Шварца "Дракон". Архивариус Шарлемань был сыгран блистательно.