Родился в Харьковской губернии. После окончания Харьковского реального училища в 1898 г. поступил в Петербургский лесной институт. В 1902 г., окончив институт с золотой медалью, В.Н. был оставлен в нём ассистентом. В 1912 г. принял участие в экспедициях Переселенческого управления в Забайкальскую область.

1915 г. — В. Н. член-учредитель Всесоюзного ботанического общества, а с 1946 г. его президент (с 1964 почетный президент). С 1919 по 1941 г. возглавлял созданную им кафедру дендрологии и систематики растений Лесного института. В 1920 г. В.Н. был избран членом-корреспондентом, а в 1943 — действительным членом АН СССР. В 1941–1943 гг. заведовал кафедрой биологических наук Уральского лесотехнического института в Свердловске. В 1944 г. организовал в системе АН СССР Институт леса (ныне Институт леса и древесины им. В.Н. Сукачёва СО РАН). С 1955 по 1967 г. — президент Московского общества испытателей природы.

Член-корреспондент Чехословацкой земледельческой академии (1927), член Польской АН (1959). Награжден 3 орденами Ленина, 2 другими орденами, а также медалями; золотыми медалями им. Н.М. Пржевальского, П.П. Семёнова-Тян-Шанского, В.В. Докучаева.

В.Н. — основоположник биогеоценологии, один из основоположников учения о фитоценозе, его структуре, классификации, динамике, взаимосвязях со средой и его животным населением. Труды В.Н. по болотоведению, дендрологии, геоботанике, систематике растений и экспериментальному изучению форм естественного отбора получили широкое применение на практике. В фотоархиве Ботанического Музея хранятся фотографии и негативы В.Н. Сукачева, сделанные им во время экспедиций Переселенческого управления.