Учился в житомирской и ровенской гимназиях, учениками которых были украинцы, русские, поляки, евреи. Влияние на мировоззрение Короленко оказали произведения И. С. Тургенева, Н. А. Некрасова, М. Е. Салтыкова-Щедрина, Д. И. Писарева, Н. А. Добролюбова.
Поселившись в Петербурге, будущий писатель вместе со своими братьями занялся раскрашиванием атласов и корректурной работой. Учился в Петербургском технологическом институте, в Петровской сельскохозяйственной академии в Москве, в Горном институте Санкт-Петербурга, но не окончил их.
В связи с подозрением в революционном движении Владимир Галактионович был в ссылках в Кронштадте, г. Глазове Вятской губернии, Перми, Сибири. В это время он пишет «Сон Макара» (1883, 1885), «Записки сибирского туриста», «С колинец» (1885), «В подследственном отделении». С нижегородской землей Владимира Галактионовича Короленко связывают одиннадцать лет жизни. Эти годы, с 1885-го по 1896-й, были необыкновенно важными в становлении личности писателя. В Нижнем Новгороде Короленко поселился вынужденно после сибирской ссылки, когда ему запретили проживание в столицах. Однако ему было разрешено заниматься журналистикой, литературным трудом. Здесь были созданы рассказы: «На затмении» (1887), «За иконой» (1887), «Птицы небесные» (1889), «Река играет» (1892), «На Волге» (1889), а также «Павловские очерки» (1890) и очерки, составившие книгу «В голодный год» (1893). Владимир Галактионович объехал всю Нижегородскую губернию, запечатлев в своих очерках жизнь народа.
Время, проведенное в Нижнем Новгороде, оказалось очень плодотворным и для писателя. Он занимался литературным творчеством, вел активную общественную деятельность: помогал в организации помощи голодающим, обрел личное счастье (женился на Авдотье Семеновне Ивановской). Именно в Нижнем он получил читательское признание.
В 1893 году Короленко пересек океан, чтобы посетить Всемирную художественно-промышленную выставку в Чикаго.
В 1900 году писатель поселился в Полтаве, где прожил до своей смерти.
В 1902 году вместе с Чеховым он отказался от звания почетного академика (был в числе первых избранных) в знак протеста против отмены избрания М. Горького в Академию наук.
Февральскую революцию 1917 года Владимир Галактионович воспринял как возможность демократического обновления России. К Октябрьскому перевороту он отнесся прохладно, а в годы Гражданской войны резко выступал против кровавого подавления крестьянских восстаний, против революционного террора (шесть писем А. В. Луначарскому, 1922).
В 1921 году, будучи тяжелобольным, Короленко отказался покинуть Россию и ехать лечиться за границу. Скончался от воспаления легких. Был похоронен на Старом кладбище в Полтаве. Но в связи с закрытием этого некрополя 29 августа 1936 года могила В. Г. Короленко была перенесена на территорию Полтавского городского сада.
В глазах современников Владимир Галактионович оставался «нравственным гением», человеком высоких моральных принципов, праведником русской литературы.
Владимир