Вятской губернии (ныне Кировская область), в семье православного священника Михаила Васильевича Васнецова (1823-1870),
происходившего из древней вятской фамилии Васнецовых.Учился в духовном училище (1858—1862), затем в Вятской духовной семинарии. Брал уроки рисования у гимназического учителя рисования Н. Г. Чернышева. С благословения отца оставил семинарию с предпоследнего курса и уехал в Петербург для поступления в Академию художеств. Учился живописи в Петербурге — сперва у И. Н. Крамского в Рисовальной школе общества поощрения художеств (1867—1868), затем в Академии художеств (1868—1873). В годы учебы приезжал в Вятку, познакомился со ссыльным польским художником Эльвиро Андриолли, которого просил заниматься живописью со своим младшим братом Аполлинарием.
По окончании Академии ездил за границу. Выставлять свои работы начал с 1869 года, сначала участвуя в экспозициях Академии, потом — в выставках передвижников.
Член мамонтовского кружка в Абрамцево.
В 1893 году Васнецов становится действительным членом Академии Художеств.
Кузнецов Н. Д. Портрет В. М. Васнецова (1891)
После 1905 года был близок к Союзу русского народа, хотя и не был его членом, участвовал в финансировании и оформлении монархических изданий, в том числе «Книги русской скорби».
В 1915 году участвовал в учреждении Общества возрождения художественной Руси, наряду со многими другими художниками своего времени.
Виктор Васнецов скончался 23 июля 1926 года в Москве, похоронен на Введенском кладбище.