У 1937 р. Володимир Челомей закінчив Київський авіаційний інститут на рік раніше строку, склавши іспити екстерном. Після закінчення інституту працював в Інституті математики АН УРСР.

Під час Другої світової війни очолював розробку реактивних двигунів у Центральному інституті авіаційного моторобудування імені Баранова. У 1959 був призначений Генеральним конструктором ДКБ-52 (Дослідницько-конструкторського бюро), великої кооперації дослідних і промислових підприємств.

Під його керівництвом розроблені штучні супутники землі «Протон», «Політ», «Космос 1267», орбітальні станції «Салют-3» і «Салют-5», крилаті ракети 10ХН, ракета-носій «Протон», яка виводила в космос апарати серії «Зонд», «Луна», «Венера», «Марс», «Вега».

Володимир Челомей автор низки вагомих робіт (здебільшого засекречених) із проблем прикладної математики, стійкості пружних систем, теорії коливань складних динамічних систем з нелінійними і періодично змінюваними параметрами, теорії нелінійних пневматичних і гідравлічних сервомеханізмів, теорії двигунів та інших машин.