Владимир Набоков родился 10 (22) апреля 1899 года в Санкт-Петербурге в состоятельной дворянской семье.
Отец — Владимир Дмитриевич Набоков (1869—1922), юрист, известный политик, один из лидеров Конституционно-демократической партии (партии кадетов), происходил из русского стародворянского рода Набоковых. Мать — Елена Ивановна (урождённая Рукавишникова; 1876—1939), дочь богатого золотопромышленника Рукавишникова. У Владимира было два брата и две сестры.
Дед по линии отца, Дмитрий Николаевич Набоков, был министром юстиции в правительствах Александра II и Александра III, бабушка по линии отца Мария Фердинандовна, баронесса фон Корф (1842—1926), дочь барона Фердинанда-Николая-Виктора фон Корфа (1805—1869), немецкого генерала русской службы. Дед по линии матери Иван Васильевич Рукавишников (1843—1901), золотопромышленник, меценат, бабушка по линии матери Ольга Николаевна Рукавишникова, урождённая Козлова (1845—1901), дочь действительного тайного советника Николая Илларионовича Козлова (1814—1889), выходца из купеческой семьи, ставшего врачом, биологом, профессором и начальником Императорской медико-хирургической академии и главой медицинской службы русской армии.
В обиходе семьи Набоковых использовалось три языка: русский, английский и французский, — таким образом, будущий писатель владел тремя языками с раннего детства. По его собственным словам, он научился читать по-английски прежде, чем по-русски. Первые годы жизни Владимира Набокова прошли в комфорте и достатке в доме Набоковых на Большой Морской в Петербурге и в их загородном имении Выра (под Гатчиной).
Образование своё Владимир начал в Тенишевском училище в Петербурге, где незадолго до этого учился Осип Мандельштам. В это время литература и энтомология становятся двумя основными увлечениями Набокова.
Осенью 1916 года, за год до Октябрьской революции, Владимир Набоков получил имение Рождествено и миллионное наследство от Василия Ивановича Рукавишникова, дяди со стороны матери. В этот период Набоков выглядел весёлым юношей, производил впечатление своим «шармом» и «необыкновенной чувствительностью» (З. Шаховская). В том же году он, ещё будучи учеником Тенишевского училища, на собственные деньги издал в Петербурге под своей фамилией первый поэтический сборник «Стихи» (68 стихотворений, написанных с августа 1915 по май 1916). Впоследствии сам Набоков стихов из этого сборника никогда не переиздавал.
Октябрьская революция заставила Набоковых перебраться в Крым, где к Владимиру пришёл первый литературный успех — его работы печатались в газете «Ялтинский голос» и использовались театральными труппами, во множестве спасавшимися на южном берегу Крыма от опасностей революционного времени. В январе 1918 года в Петрограде вышел совместный поэтический сборник Набокова и его одноклассника Андрея Балашова «Два пути», включавший 12 стихотворений Набокова и 8 Балашова. В дальнейшем, упоминая об этой книге, Набоков никогда не называл своего соавтора по имени (так как всегда опасался подвести тех, кто остался в Советской России). Альманах «Два пути» — это единственная книга Набокова за всю его жизнь, изданная в соавторстве.
Проживая в Ялте, в Ливадии, Набоков знакомится с Максимилианом Волошиным, который посвящает его в метрические теории Андрея Белого. В крымском альбоме «Стихи и схемы» Набоков помещал свои стихи и их диаграммы (вместе с шахматными задачами и другими заметками). Ритмической теории Белого следует стихотворение, написанное самим Набоковым в сентябре 1918 года, — «Большая Медведица», диаграмма полуударений которого повторяет форму этого созвездия.
В апреле 1919 года, перед тем, как Крым перешёл в руки большевиков, семья Набоковых навсегда покинула Россию. Некоторые из семейных драгоценностей удалось вывезти с собой, и на эти деньги семья Набоковых жила в Берлине, в то время как Владимир получал образование в Кембриджском университете (Тринити-колледж), где он продолжал писать русскоязычные стихи и перевёл на русский язык «Алису в Стране чудес» Льюиса Кэрролла (в переводе Набокова книга стала называться «Аня в стране чудес»). В Кембриджском университете Набоков основал Славянское общество, впоследствии переродившееся в Русское Общество Кембриджского университета.
В марте 1922 года был убит отец Владимира Набокова Владимир Дмитриевич Набоков. Это произошло на лекции П. Н. Милюкова «Америка и восстановление России» в здании Берлинской филармонии. В. Д. Набоков попытался нейтрализовать стрелявшего в Милюкова черносотенца, но был застрелен его напарником.
В 1922 году Набоков переезжает в Берлин, где зарабатывает на жизнь уроками английского языка. В берлинских газетах и издательствах, организованных русскими эмигрантами, печатаются его рассказы.
За границей первые переводы и сборники стихов Набокова-Сирина вышли один за другим в течение четырёх месяцев: в ноябре 1922 года — «Николка Персик», в декабре — «Гроздь», в январе 1923 года — «Горний путь» и в марте 1923 года — «Аня в Стране чудес».
Переводы Сирина были приняты хорошо, но несколько рецензентов, которые откликнулись на его сборники, с недоумением говорили об отсутствии непосредственности и глубины в стихах, хотя и отмечали проблески таланта и техническое мастерство.
В 1922 году заключает помолвку со Светланой Зиверт; помолвка была расторгнута семьёй невесты в начале 1923 года, поскольку Набоков к тому времени не смог найти постоянную работу.
В 1925 году Набоков женится на Вере Слоним, петербурженке из еврейско-русской семьи. Их первый и единственный сын, Дмитрий (1934—2012), много занимался переводами и изданием произведений отца и способствовал популяризации его творчества.
Вскоре после женитьбы Набоков завершает свой первый роман — «Машенька» (1926). После чего до 1937 года создаёт 8 романов на русском языке, непрерывно усложняя свой авторский стиль и всё более смело экспериментируя с формой. Печатается под псевдонимом В. Сирин в журнале «Современные записки» (Париж). Романы Набокова, не печатавшиеся в Советской России, имели успех у русской эмиграции и ныне считаются шедеврами русской литературы (особенно «Защита Лужина», «Дар», «Приглашение на казнь»).
Набоков и его супруга были активными участниками Берлинского кружка поэтов, который распался в 1933 году после прихода к власти нацистов.
В 1936 году В. Е. Набокова была уволена с работы в результате усиления антисемитской кампании в Германии. В 1937 году Набоковы уезжают во Францию и поселяются в Париже, проводя также много времени в Канне, Ментоне и других городах. В мае 1940 года Набоковы бегут из Парижа от наступающих немецких войск и переезжают в США последним рейсом пассажирского лайнера «Champlain», зафрахтованного американским еврейским агентством ХИАС с целью спасения еврейских беженцев. В память о смелых выступлениях Набокова-старшего против кишинёвских погромов и дела Бейлиса семью его сына разместили в шикарной каюте первого класса.
В Америке с 1940 до 1958 года Набоков зарабатывает на жизнь чтением курсов русской и мировой литературы в колледже Уэллсли и затем в Корнеллском университете, а также работой в энтомологической лаборатории Гарвардского музея сравнительной зоологии.
Свой первый роман на английском языке («Истинная жизнь Себастьяна Найта») Набоков пишет ещё в Европе, незадолго до отъезда в США. С 1938 года и до конца своих дней Набоков не написал на русском языке ни одного романа, хотя продолжал писать стихи по-русски. Его первые англоязычные романы «Истинная жизнь Себастьяна Найта» и «Под знаком незаконнорождённых» («Bend Sinister»), несмотря на свои художественные достоинства, не имели коммерческого успеха. В этот период Набоков близко сходится с Э. Уилсоном и другими литературоведами, продолжает профессионально заниматься энтомологией. Путешествуя во время отпусков по Соединённым Штатам, Набоков работает над романом «Лолита», тема которого — история взрослого мужчины, страстно увлёкшегося двенадцатилетней девочкой, — была немыслимой для своего времени, вследствие чего даже на публикацию романа у писателя оставалось мало надежд. Однако роман был опубликован (сначала в Европе, затем в Америке) и быстро принёс его автору мировую славу и финансовое благосостояние. Первоначально роман, как описывал сам Набоков, был опубликован в издательстве «Олимпия Пресс», которое, как он понял уже после публикации, выпускало в основном «полупорнографические» и близкие к ним романы.
В 1960 году Набоков возвращается в Европу и до конца жизни живёт в Монтрё, Швейцария, где создаёт свои последние романы, наиболее известные из которых — «Бледный огонь» и «Ада» (1969).
Черновик незавершённого романа Набокова «Лаура и её оригинал», вопреки его завещанию, вышел на английском языке в ноябре 2009 года. На русском языке произведение издано издательством «Азбука» в этом же году в переводе Г. Барабтарло.
В июле 1975 года Набоков упал во время сбора бабочек в горах Швейцарии, что серьёзно подорвало здоровье писателя.
Владимир Владимирович Набоков скончался 2 июля 1977 года; был похоронен на кладбище в Кларане, вблизи Монтрё, Швейцария.
