Владимир Харитонович Василенко родился в Киеве. В 1917 году окончил гимназию. Поступил в Киевский медицинский институт, который окончил в 1922 году. На протяжении 12 и лет он работал и формировался как клиницист, под руководством Ф. Г. Яновского и Н. Д. Стражеско. В факультетской терапевтической клинике Киевского медицинского института В. Х. Василенко работал ассистентом и доцентом. В 1935 году Василенко был избран заведующим кафедрой терапии Киевского института усовершенствования врачей, одновременно продолжал работать в Институте клинической медицины под руководством Н. Д. Стражеско. В 1940 году защитил докторскую диссертацию.
Первые годы Великой Отечественной войны В. Х. Василенко провел в Уфе в эвакуации, где работал доцентом в Башкирском медицинском институте и консультантом в эвакогоспиталях. С мая 1943 года В. Х. Василенко находился в действующей армии на фронтах Великой Отечественной войны. С этого же времени он — главный терапевт Северо-Кавказского, затем I-го и II-го Украинских фронтов.
В 1945—1947 годах главный терапевт Львовского военного округа и Прикарпатского военного округа. С 5 марта 1948 года по 1987 год заведовал кафедрой пропедевтики внутренних болезней I-го Московского медицинского института им. И. М. Сеченова. Главный терапевт IV-го управления Министерства здравоохранения СССР (1948—1957). В ноябре 1952 года — главный терапевт Кремлевской больницы — Василенко был арестован в связи с трагическим «Делом врачей». Он был одним из немногих, кто не подписал инкриминируемых ему обвинений. После смерти И. В. Сталина В. Х. Василенко вернулся на работу в клинику. С 1952 года — редактор журнала «Клиническая медицина». В 1950-х годах В. Х. Василенко ставит еще одну задачу — возродить отечественную гастроэнтерологию. С 1957 года — член президиума Академии медицинских наук СССР. В 1961 году он создает лабораторию гастроэнтерологии, на базе которой в 1967 году возник Всесоюзный научно-исследовательский институт гастроэнтерологии, объединенный с кафедрой и клиникой пропедевтики внутренних болезней. В 1967—1974 годах Владимир Харитонович Василенко директор этого, созданного им, Всесоюзного НИИ гастроэнтерологии Министерства здравоохранения СССР.
Жил в Москве на Новослободской улице, 57/65. Похоронен на Кунцевском кладбище.
Автор более 300 научных работ, посвященных главным образом проблемам диагностики и профилактики внутренних болезней. Он первым в мире описал IV тон сердца (1931), разработал вместе с Н. Д. Стражеско классификацию недостаточности сердечно-сосудистой системы (1935), которая до сих пор не потеряла своего практического значения. Ещё в довоенный период, работая в Киеве, он всё больше внимания уделял изучению хронической недостаточности кровообращения. Им было опровергнуто учение австрийского терапевта Г. Эппингера об изменении обмена молочной кислоты при недостаточности кровообращения и впервые описан метаболический алкалоз, развивающийся при хронической сердечной недостаточности (1939).
В послевоенные годы В. X. Василенко выделил ряд клинических форм недостаточности кровообращения: коллаптоидный тип, тип скрытой недостаточности сердца у пожилых, ишемический, гиперкинетический, сухой дистрофический, сенильный ишемический типы. Важные работы В. Х. Василенко посвящены диагностике и лечению инфаркта миокарда, обоснованию диагностической роли фотосканирования в диагностике постинфарктных аневризм сердца и внутрисердечного тромбоза.
В клинике ученики В. Х. Василенко под его руководством продолжили изучение проблемы недостаточности кровообращения. В 1950-х — 1960-х годах, когда стало бурно развиваться хирургическое лечение пороков сердца, в клинике В. Х. Василенко были разработаны методы определения степени митрального и аортального стенозов, обоснованы показания к хирургическому лечению и др. Большое значение придавал В. Х. Василенко изучению ишемической болезни сердца.
Разрабатывались вопросы ранней диагностики коронарной недостаточности, клинико-анатомических параллелей заживления инфаркта миокарда, осложнений инфаркта миокарда. А также — новые методы исследования при ишемической болезни сердца, в частности радиоизотопные: сканирование сердца для изучения постинфарктных аневризм, выявления внутрисердечного тромбоза, исследование легочного кровотока при остром инфаркте миокарда. При В. Х. Василенко в клинике было организовано отделение интенсивной терапии и реанимации. Работы по проблемам кардиологии в клинике продолжались всегда. Под руководством В. Х. Василенко и А. Л. Гребенева был выполнен ряд работ, посвященных клинике и лечению рефлюкс-эзофагита, грыжи пищеводного отверстия диафрагмы, спастической дискинезии пищевода (А. С. Степенко, Л. А. Положенкова, В. И. Лещенко и др.). Особенно велика заслуга сотрудников В. Х. Василенко в изучении ахалазии кардии (А. Л. Гребенев, В. М. Араблинский, А. А. Геппе, С. С. Катаев, Р. Н. Гурвич).
В клинике много было сделано для внедрения новых лабораторно-инструментальных методов исследования в гастроэнтерологии. Так, впервые в СССР, был применен гастроскоп на волоконной оптике, освоена методика прицельной гастробиопсии. В. Х. Василенко виртуозно владел физикальными методами исследования.
Симптом Василенко — возможный признак стеноза привратника: шум плеска, возникающий при пальпации живота (производится натощак) справа от средней линии.
Владимир Харитонович Василенко был председателем правления Всесоюзного научного общества гастроэнтерологов, членом Всероссийского научного общества терапевтов. Он был почетным членом Международного общества терапевтов, Шведского общества терапевтов, научных обществ гастроэнтерологов Германии, Болгарии.
А что за история с шахматами «отца китайского народа» Мао Цзэдуна?
Это совершенно уникальный комплект, который хранится в музее Российской шахматной федерации. В начале 50-х годов советский профессор Владимир Харитонович Василенко вылечил Мао Цзэдуна, у китайского лидера возникли какие-то проблемы с желудком. И тот в благодарность подарил ему комплект шахмат, сделанных еще в начале двадцатого века в единственном экземпляре. В Москве Василенко прямо у трапа самолета встретили сотрудники МГБ и отправили на Лубянку — начиналось «дело врачей». Характер у профессора был суровый, он не подписал никаких клеветнических обвинений и провел в заключении примерно год. И шахматы вместе с ним. Когда после развала обвинительного дела Василенко вышел на свободу, шахматы ему вернули. Но самое интересное — эти фигуры стали еще и «кинозвездами». Когда снимался художественный фильм о том, как у Д. Ойстраха украли скрипку и шахматы, киношники обратились к нам с просьбой предоставить им что-нибудь любопытное для съемок. Их выбор пал именно на этот «китайский комплект».
«Вот фотография Владимира Харитоновича, эти огромные руки. Вообще, он кряжистый, большой человечина, высокого роста, широкий в плечах, огромные лапы. Но когда эта рука ложилась на живот, живот, как, наверное, под гипнозом Мессинга, проваливался. У нас был анекдот, что, наверное, Василенко пальпирует все-таки нормальную селезенку. Это обычно недоступно. Но, может быть, это было некое увлечение культурой его и всем поведением. Понимаете, там все было великолепно, артистично и направлено к одной и той же цели, поставить диагноз, нащупать. Ведь, вы понимаете, иногда — есть селезенка, нет селезенки, определяет сразу направление поиска и мысли».
"Владимир Харитонович Василенко умирал у меня на руках в Кремлевке, после перелома шейки бедра, мы тогда не оперировали 90-летних стариков. Лежа в этой постели, умирающий Владимир Харитонович написал мне письмо, от руки. Он завещал мне борьбу с мракобесием. Он органически не принимал рекламу всякой дряни — табака, пива, парацетамола. Он не мог вынести этих колдунов, которые заговаривали — Кашпировский и Чумак. Вы представляете себе эти знахари для интеллигента такого класса, надо знать уровень Василенко. Письмо это опубликовано, но уже давно:
«Дорогой, счастлив, что есть еще время поздравить Вас с важным, не всегда обычным, достаточно колким выступлением в газете „Московские новости“ от 6 сентября. Очень хорошо, что это получилось интервью, а Ваши заявления в нем звучат не как слова, а как удар кулака по столу человека, много лет занимающегося своим делом. Будем надеяться, что наши „коллеги“ не будут отписываться гнилыми фразами — „с одно стороны, с другой стороны“. Давно наступило время отчаянной борьбы честных медиков с паразитами наших несчастных больных, у которых они пьют кровь, нагло обещая выздоровление. К сожалению, у меня нет под рукой списка этих паразитов — лечебные браслеты, эбонитовые диски, иглы, экстрасенсы. Вы бы могли составить целый словарь этих кровососущих паразитов, окутывающихся мистическим туманом. Вполне естественная борьба медицинской общественности с этими антикультурными, бесчестными особами. К этому подстегивает „Московская правда“, с серьезным видом описывающая мошенничество. Мои несвязные восклицания имеют целью направить наше терапевтическое общество на борьбу с бескультурьем и жульничеством, тем более что в нашу славную советскую печать проникают ядовитые газы псевдомедицины. Пишу я Вам это, Андрей Иванович, не только потому, что Вы» — дальше комплименты, — «но и стоите во главе Общества теории и истории медицины».
Клиника пропедевтики внутренних болезней, гастроэнтерологии, гепатологии, которой он руководил с 1948 по 1987 годы, а также кафедра пропедевтики внутренних болезней 1-го Московского медицинского института носят имя Владимира Харитоновича Василенко.
В помещении кафедры пропедевтики внутренних болезней установлен бюст В. Х. Василенко (работа скульптора Л. Е. Кербеля), создан его мемориальный кабинет.