Родился 27 ноября 1963 года в Туле.
В 1990 году окончил Школу-студию МХАТ (курс О.П. Табакова).
В 1989-1990 годах — актёр МХАТ имени А.П. Чехова.
С 1990 года — актёр и с 1992 года — режиссёр Театра п/р Олега Табакова.
В кино дебютировал как актёр в 1989 году в фильме "Зелёный огонь козы". Звёздным стал для актёра 1994 год, когда он исполнил главные роли в фильмах молодых российских режиссёров, ознаменовавших собой новый этап отечественного кинематографа: в «Лимите» Дениса Евстигнеева и в «Подмосковных вечерах» Валерия Тодоровского. Одной из самых заметных работ Владимира Машкова стала роль Толяна в выдвигавшейся на «Оскар» картине Павла Чухрая «Вор», которая вышла на экраны в 1997 году.
В том же 1997 году Владимир Машков поставил свой первый фильм — «Сирота казанская».
В последние годы Владимир Машков много времени проводит в США, снимаясь в голливудских фильмах ("Танцы в "Голубой игуане" (2000, США), "15 минут славы" (2001, США), "Американская рапсодия" (2001, США-Венгрия), "В тылу врага" (2001, США).

По результатам опроса зрителей 26-го Московского Международного кинофестиваля (ММКФ) приз зрительских симпатий присужден российскому фильму "Папа", где Владимир Машков выступил в роли режиссёра, сценариста, продюсера и актёра.
Приз зрительских симпатий на КФ "Окно в Европу" в Выборге присужден фильму "Папа".

Заслуженный артист Российской Федерации (1996).
Народный артист Российской Федерации (29.06.2010).

* Лауреат театральной премии "Чайка" (1997, за постановку спектакля "Трёхгрошовая опера") в номинации "Сделай шаг" (самый смелый режиссёр)
* Лауреат театральной премии "Чайка" (1997, совместно с О.П. Табаковым за спектакль "Анекдоты") в номинации "Двойной удар" (за наиболее удачный актёрский дуэт).
* Лауреат премии Благотворительного фонда Олега Табакова с формулировкой «Доказавший, что настоящий актёрский дар, азарт и вера способны творить чудеса (роль Давида Гоцмана в телесериале „Ликвидация“)».
Призы в кино:
* Приз за лучшую мужскую роль на КФ "Окно в Европу" в Выборге ("Папа").
* «Серебряный Георгий» за лучшую мужскую роль на Московском МКФ-2001 («The Quickie»).
* Приз за лучшую мужскую роль на ОРФК стран СНГ и стран Балтики «Киношок» («Вор»).
* Премия «Золотой Овен» в категории «Лучший актёр» («Вор»).
* Премия «Ника» в категории «Лучшая мужская роль» («Вор»).
* Приз за стремительную карьеру — МКФ "Балтийская жемчужина-98" (Рига).
* Приз за лучшую мужскую роль на кинофестивале «Кинотавр» в Сочи («Лимита»).
* Приз «Синий парус» кинофестиваля русского кино в Сан-Рафаэле («Лимита»).
* Приз «Серебряная звезда» МКФ «Молодые звезды Европы» в Женеве («Лимита»)
* Премия ТЭФИ 2008 как лучшему исполнителю мужской роли в сериале "Ликвидация".
* Золотой орёл 2008 года — Лучшая мужская роль на телевидении «Ликвидация».