В. В. Ермилов родился 16 (29) октября 1904 года в Москве. В 1924 году окончил факультет общественных наук МГУ.
Секретарь РАПП (1928—1932). Редактор журналов «Молодая гвардия», «Красная новь», а также «Литературной газеты» (1946—1950).
Автор статей о Максиме Горьком, В. В. Маяковском, А. Г. Малышкине, монографий о творчестве А. П. Чехова (1949, 1954), Ф. М. Достоевского (1949, 1956), Н. В. Гоголя (1953, 1959) и Л. Н. Толстого (1963).
Проводил «линию партии» в литературе. Непременный участник всех «проработочных кампаний» 1920—1960-х гг. В конце 1920-х гг. травил В. В. Маяковского вместе с командой борцов против «кумачёвой халтуры», «фальши» и «буржуазного идеализма попутчика».
Ермилову приписывается выражение «маразм крепчал». В. В.?Ермилов был тот самый литературовед и партийный критик, с которым «недоругался» Маяковский, сожалевший об этом в своей предсмертной записке.
В. В. Ермилов умер 19 ноября 1965 года в Москве.
Дочь литературовед Ермилова Елена замужем за литературоведом и публицистом В. В. Кожиновым.