В 1941 году окончил 6 классов школы № 4 г. Ленинграда (ныне Гимназия № 24 им. И. А. Крылова), в школьные годы занимался авиамоделированием в кружке Дворца пионеров. В 1941 году полтора месяца участвовал в обороне Ленинграда, вместе с отцом был в составе ремонтно-восстановительного поезда «Связьрем-1», а затем отправился в родной Петропавловск, куда уехала в эвакуацию семья[6]. В 1943 году в Петропавловске окончил школу-семилетку.
С 7 сентября 1949 года служил лётчиком-инструктором, а с 14 июня 1951 года — лётчиком-инструктором по технике пилотирования 706-го учебного авиационного полка (УАП) Качинского ВАУЛ. С 12 декабря 1951 года служил лётчиком-инструктором боевого применения 707-го УАП.
В 1956 году окончил командный факультет Краснознамённой Военно-воздушной академии ВВС СССР. С ноября 1956 года служил заместителем командира эскадрильи, затем командиром эскадрильи, а с мая 1960 года — заместителем командира авиационного полка в строевых частях ВВС. С февраля 1961 года служил старшим инспектором-лётчиком отдела боевой подготовки 48-й воздушной армииОдесского военного округа.
Приказом Главкома ВВС № 14 от 10 января 1963 года был зачислен в Центр подготовки космонавтов (ЦПК) в качестве слушателя-космонавта. С января 1963 по январь 1965 года проходил обще-космическую подготовку. Изучил системы, конструкцию и правила эксплуатации кораблей «Восток ЗА», «Восход», «Восход 2», «Союз». 13 января 1965 года после сдачи экзаменов получил квалификацию «космонавт ВВС». 23 января 1965 года был назначен на должность космонавта 2-го отряда (военные космические программы).
В. А. Шаталов и А. С. Елисеев первыми из советских космонавтов совершили три космических полёта.
С 25 июня 1971 года служил помощником Главкома ВВС по подготовке и обеспечению космических полётов (заместителем Главкома ВВС по космосу). С 1971 по 1991 год был членом Государственной комиссии по пилотируемым космическим полётам.
Указом Президента Российской Федерации от 9 мая 1992 года был уволен в запас (21 мая 1992 года).
После смерти Джона Гленна был старейшим из участников космических полётов. Первый из советских и российских космонавтов, достигших 90-летнего возраста.
Книги
Автор автобиографической книги «Трудные дороги космоса» (М., 1978), в которой рассказывает о достижениях советской космонавтики, развитии советской космической программы и советско-американском сотрудничестве в деле освоения космоса. Также является соавтором ряда книг о космосе.
Шаталов В. А. 10 лет космической эры. — М.: Наука, 1971. — 22 с. — 1200 экз.[11]
Шаталов В. А., Селетков С. Н., Скребушевский Б. С. Применение ЭВМ в системе управления космическим аппаратом / под. ред. д-ра техн. наук Г. Г. Бебенина. — М.: Машиностроение, 1974. — 209 с. — 3000 экз.[12]
Шаталов В. А., Ребров М. Ф. Люди и космос. — М.: Мол. гвардия, 1975. — 112 с. — 100 000 экз.[13]
Шаталов, В.А. Встреча на орбите // Белые ночи: Сборник. — Л.: Лениздат, 1975. — С. 26—35. — 50 000 экз.
Шаталов В. А., Ребров М. Ф. Космонавты СССР. — М.: Просвещение, 1977. — 319 с. — 10 000 экз.[14]
Шаталов В. А. Трудные дороги космоса. — М.: Мол. гвардия, 1978. — 288 с. — 150 000 экз.[15]
Шаталов В. А., Ребров М. Ф. Космос: рабочая площадка. — М.: Дет. лит., 1978. — 126 с. — 200 000 экз.[16]
Шаталов В. А., Ребров М. Ф. Космонавты СССР. — 2-е изд. доп.. — М.: Просвещение, 1979. — 366 с. — 10 000 экз.[17]
Шаталов В. А., Ребров М. Ф. Космонавты СССР. — 3-е изд. доп.. — М.: Просвещение, 1980. — 206 с. — 100 000 экз.[18]
Шаталов В. А. Трудные дороги космоса. — 2-е изд. доп.. — М.: Мол. гвардия, 1981. — 320 с. — 100 000 экз.[19]
Шаталов В. А., Лепихов А. М. Космос — Земле. — М.: Сов. Россия, 1981. — 80 с. — 30 000 экз.[20]
Шаталов В. А., Ребров М. Ф. Космонавты СССР. — 4-е изд. доп.. — М.: Просвещение, 1984. — 383 с. — 10 000 экз.[21]
Книга «Космонавты СССР» была издана также на испанском и немецком языках.
орден Дружбы (12 апреля2011 года) — за большой вклад в развитие отечественной пилотируемой космонавтики и многолетнюю плодотворную общественную деятельность[23];
Отец — Шаталов Александр Борисович (1890—1970), связист-железнодорожник, участник советско-финляндской и Великой Отечественной войн, Герой Социалистического Труда (1943) — за восстановление линий связи при строительстве «Дороги жизни» в блокадный Ленинград.
Мать — Шаталова (Никольская) Зоя Владимировна (1900—1980).
Жена — Шаталова (Ионова) Муза Андреевна (24.04.1928 — 24.04.2017), кандидат сельскохозяйственных наук, с.н.с. Поженились в 1951 году.[28].
Герчик С. В., Боков В. А., Хильченко В. Я. и др. Прорыв в космос: очерки об испытателях, специалистах и строителях космодрома Байконур. — М.: ТОО «Велес», 1994. — 184 с.
И. А. Маринин, С. Х. Шамсутдинов, А. В. Глушко (составители). Советские и российские космонавты. 1960—2000 / Под редакцией Ю. М. Батурина. — М.: ООО Информационно-издательский дом «Новости космонавтики», 2001. — ISBN 5-93345-003-0.
Берег Вселенной: воспоминания ветеранов космодрома Байконур / под общ. ред. сост. сб. Болтенко А. С. — Киев: Феникс, 2014. — 537 с. — ISBN 978-966-136-169-9.
Советские и российские космонавты. 1960—2000 / Авт.-сост.: И. А. Маринин, С. Х. Шамсутдинов, А. В. Глушко, под общ. ред. Ю. М. Батурина. — М.: ООО Информационно-издательский дом «Новости космонавтики», 2001. — 408 с. — ISBN 5-93345-003-0.