В 1970 году Владимир Летенков окончил ЛГИТМиК (курс Р. С. Агамирзяна), после чего поступил в Ленинградский драматический театр имени В. Ф. Комиссаржевской. Среди ролей: граф Зефиров («Театральная комедия» А. Бонди), Андрей Таратута («Амнистия» Н. Матуковского), Флорестино («Тогда в Севилье» С. Алёшина), Огарков («Двое в степи» Э. Казакевича), Тиль Уленшпигель («Тиль» Г. Горина), Тюрин («Притворщики» Э. Брагинского и Э. Рязанова), Просперо («Буря» У. Шекспира). Наиболее выдающаяся роль, принёсшая ему известность — царь Фёдора в спектакле «Царь Фёдор Иоаннович» А. К. Толстого).
Снимался в кино с 1972 года. Сыграл главную роль Жени Прохорова в фильме «Несовершеннолетние» (1976). Среди других фильмов: «Территория» (1978), «Синяя ворона» (1981), «Долгая дорога к себе» (1982), «Софья Ковалевская» (1985).
Как актёр озвучивания принимал участие в дубляже таких фильмов, как «Пропавший без вести», «Скала», «Без лица», «Армагеддон», «Звёздные войны. Эпизод I: Скрытая угроза». На телевидении работал ведущим телепередачи «Сказка за сказкой» в роли Петрушки.
Умер 8 июля 2001 года на 53-м году жизни. Похоронен на Кузьмоловском кладбище (Всеволожский район Ленинградской области).