Родился 3 декабря 1884 г. в г. Сергиев Посад Волоколамского у. Московской губ.

Член-корреспондент АН СССР (1934), генерал-майор инженерно-авиационной службы (1944).

Окончил Московский университет (1908).

Работал в Саратовском университете (профессор, заведующий кафедрой чистой математики в 1917–1930 гг., ректор в 1921–1923 гг.); в Московском университете (профессор с 1930 г., декан механико-математического факультета в 1933–1934 и 1944–1954 гг., заведующий кафедрой аэродинамики в 1932–1954 гг.). Директор Института механики в 1936–1954 гг., заведующий кафедрой высшей математики Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского в 1932–1954 гг.

В годы Великой Отечественной войны, когда Военно-воздушная инженерная академия и Московский университет были эвакуированы в Свердловск, В. В. Голубев читал лекционный курс «Аналитическая теория алгебраических функций» в Уральском университете. Н. Ф. Сесекин, выпускник Уральского университета 1944 г., вспоминает: «Поражал артистизм Голубева, его умение донести сложное в доходчивой форме».

Основные работы В. В. Голубева относятся к теории функций комплексного переменного, в которой он является одним из основоположников теории граничных свойств аналитических функций, и к аэродинамике: им опубликовано более 40 работ и несколько монографий по теории механизированного крыла, теории пограничного слоя, теории вихревого сопротивления, теории крыла конечного размаха и теории машущего крыла. Занимался также историей механики, его перу принадлежат яркие очерки о Н. Е. Жуковском, С. А. Чаплыгине и других классиках отечественной науки.

Заслуженный деятель науки и техники РСФСР (1942). Награжден орденами Красной Звезды и медалями.