Владимир рано научился играть в шахматы, но истинную красоту игры почувствовал, когда начал заниматься у шахматного педагога и теоретика шахмат, двукратного чемпиона СССР П. Романовского. В 1931 занял третье место в чемпионате Ленинграда, вслед за Ботвинником и Романовским. В том же году дебютировал в 8-м чемпионате СССР и, поделив 3—6-е места, вошёл в число ведущих шахматистов Советского Союза. В чемпионате Ленинграда 1932 и чемпионате СССР 1933 был основным конкурентом Ботвинника. Но в обоих турнирах уступил ему в личной встрече и занял второе место. В следующем году Владимир стал чемпионом Ленинграда. Ботвинник вспоминал: «Мне довелось играть с Владимиром Алаторцевым много партий. Ряд партий, иногда имеющих решающее значение, я выигрывал, но были и напряженные ничьи. Проиграл лишь однажды, когда мы сыграли „показательную партию“ с ускоренным контролем, ходы которой передавались по радио в прямом эфире. Было это в Ленинграде в 1933 или 1934. Алаторцев особенно хорошо играл сложные, острые позиции. Обычно хорошо ставил партию, особенно белыми. Черными с ним было нелегко играть…»
В 1935 Алаторцев сыграл вничью матч с венгерским гроссмейстером А. Лилиенталем 6:6 (+4, ?4, =4) и стал участником крупного международного турнира в Москве, где при 20 участниках разделил 9— 11-е места с Рагозиным и Романовским, сыграл вничью с тремя первыми призерами — Ботвинником, Флором и Ласкером. С 1936 жил в Москве. Выиграл два чемпионата столицы (1936 и 1937).
Долгие годы Алаторцев выступал в «одной команде» с В. Смысловым, будучи его другом и помощником. «Начиная с 1946 года В. Алаторцев был моим тренером официально, — рассказывает Смыслов, — В 1948 году во время матч-турнира на первенство мира он был моим секундантом. Это был период глубокого творческого общения. Мы совместно анализировали партии, шлифовали позиции. Я стал по его рекомендации играть на 1. d4 — 1… d5. Несомненным было его влияние на меня в выработке навыков игры в закрытых позициях… Во всяком случае Алаторцев подал мне правильную идею, что в борьбе за первенство мира следует обладать более широкой палитрой творчества — и в дебютах, и в миттельшпиле. Его советы, опыт и глубина понимания позиции очень помогли мне в совершенствовании стиля».
Шахматисты называли Алаторцева между собой «стратег». «Познакомившись еще юношей с партиями В. Алаторцева, — рассказывал гроссмейстер Ю. Авербах, — я увидел, что величие шахмат прежде всего в стратегии, в позиционной игре». «Алаторцев был хорошим стратегом. На его партиях мы учились», — подтверждает 10-й чемпион мира Б. Спасский.
Тонким стратегом был Алаторцев не только на шахматной доске, но и в шахматной политике — 6 лет возглавлял он Шахматную федерацию СССР (1955-61). В этот период Алаторцев был одним из организаторов Всемирной олимпиады в Москве (1956), вместе с М. Ботвинником принял активное участие в создании Центрального шахматного клуба на Гоголевском бульваре. Более 20 лет Ататорцев вёл шахматный раздел в газете «Вечерняя Москва» (1943—64).
С журналистской и тренерской деятельности он переключился на научную. Защитил диссертацию и был удостоен ученой степени кандидата педагогических наук. В течение 10 лет он возглавлял лабораторию психологии спорта во Всесоюзном Научно-исследовательском институте физической культуры (1965—75), одной из «тайных ветвей» деятельности которой был фундаментальный анализ игры Р. Фишера.
В последующем, вплоть до 1982, Алаторцев был заведующим лаборатории шахмат отдела спортивных единоборств во Всесоюзном Научно-исследовательском институте физической культуры. Лаборатория шахмат под руководством Алаторцева разрабатывала медико-биологические и психолого-педагогические проблемы спорта высших достижений, работая с ведущими гроссмейстерами и мастерами по шахматам. Сотрудники лаборатории шахмат давали рекомендации ведущим советским шахматистам.
С ранних лет Алаторцев проявлял склонность к рисованию. Великолепно разбирался в искусстве, обладал энциклопедическими знаниями во многих областях культуры, был заядлым рыболовом. Его квартира стала постоянным местом встреч известных представителей отечественной интеллигенции. Среди его друзей были супруги Г. Вишневская и М. Ростропович, семья скульпторов Рукавишниковых, академики П. Анохин и И. Кассирский, литератор А. Богомолов.
Был женат, имел дочь и внуков.
Скончался 13 января 1987 в Москве. Похоронен на Долгопрудненском кладбище.