Родился в г. Сергиеве (ныне г. Загорск Московской области). Окончил Московский университет (1908 г.), доктор чистой математики (1917 г.), профес-сор. Генерал-майор инженерно-технической службы. В 1917—1930 гг. работал в Саратовском университете, с 1930 г. — старший инженер ЦАГИ и профессор Московского университета, также начальник кафедры высшей математики Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского. В 1934 г. избран членом-корреспондентом АН СССР.
Математические труды В. В. Голубева относятся к теории аналитических функций и аналитической теории дифференциальных уравнений. Широко применял математический аппарат в аэромеханике, продолжал развивать работы С. А. Чаплыгина. В области теории пограничного слоя построил интегральные соотношения, которые теперь называются соотношениями Голубева. Одна из теорем теории аналитических функций носит название теоремы Голубева — Привалова. Пользуются популярностью его книги «Лекции по аналитической теории дифференциальных уравнений», «Однозначные аналитические функции... Автоморфные функции». Известны также работы В. В. Голубева по истории русской науки. Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, награжден четырьмя орденами, а также медалями.