Владимир Машков родился 27 ноября 1963 года в городе Новокузнецк (СССР (Россия)), в семье актера (русского) и режиссера (итальянки) кукольного театра.

Несколько лет жил в Новокузнецке, куда переехал вместе с семьей в середине шестидесятых. В Новосибирск перебрался в конце семидесятых. Приехав в Новосибирск, поступил в университет на факультет биологии, однако осознав через год, что биология это не его призвание, поступил в Новосибирское театральное училище. Характер у актера в студенчески годы был тот еще, в связи с чем он регулярно влипал в различные неприятные истории. После одной из таких историй, закончившейся дракой, Машкова выгнали из училища. Разумеется, решившего, во что бы то ни стало стать актером Владимира, это не остановило, и вскоре он поступил на курсы Тарханова в школе-студии МХАТ. Из МХАТ, так и не совладавшего со своим буйным нравом Машкова, также выгнали.

Какое-то время работал декоратором, до тех пор, пока не попал на курсы актерского мастерства О. П. Табакова, окончив которые, продолжил работать у Табакова в театре. В большом кино дебютировал с главной ролью в малозаметной картине Анатолия Матешко «Зеленый огонь козы» (1989), после были роли в нескольких не более заметных картинах «Ха-би-ассы» (1990), «Делай-раз!» (1990), «Любовь на острове смерти» (1991), «Я - Иван, ты - Абрам» (1993), «Катя Измайлова» (1994) и др.

Всероссийскую известность приобрел благодаря главной роли в картине молодого режиссера Дениса Евстигнеева «Лимита» (1994), ставшей глотком свежего воздуха в постсоветском кинематографе. Закрепить успех Машкову удалось, сыграв главную роль в комедийной драме Карена Шахназарова «Американская дочь» (1995). Приблизительно в это же время попробовал себя в качестве театрального режиссера, поставив спектакли «Смертельный номер», «Страсти по Бумбарашу» и «Трехгрошовая опера». В 1997 году сыграл одну из лучших своих ролей в драме Павла Чухрая «Вор», номинировавшейся, в том числе и на «Оскар».

Став самым настоящим народным любимцем, продолжил работать в кино и на телевидении с удвоенной энергией. На счету одного из наиболее талантливых актеров современной России более трех десятков ролей в кино и на телевидении. В числе наиболее успешных фильмов с участием актера: «Сирота казанская» (1997), «Мама» (1999), «Русский бунт» (2000), «Давай сделаем это по-быстрому» (2001), «В тылу врага» (2001), «Олигарх» (2002), «Идиот» (сериал) (2003), «Статский советник» (2005), «Охота на пиранью» (2006), «Питер FM» (2006).

В 2007 году женился в пятый раз. Очередной женой стала молодая актриса Оксана Шелест.