Родился 22 марта 1881 г. в селе Кува Кувинского общества Соликамского уезда Пермской губернии в семье бывшего крепостного уральских промышленников Строгановых. Его отец П. А. Вологдин закончил Земледельческую школу в Москве и работал горным смотрителем на одном из отдаленных рудников - Кувинском металлургическом заводе. Будучи «мастером на все руки», он создавал разнообразные устройства для облегчения труда рабочих, был и столяром, и слесарем. Свою любовь к труду и к чтению книг старался передать детям. После переезда семьи в Пермь Валентин вслед за старшими братьями поступил в 1892 г. в Пермское реальное училище. С юности он увлекался рассказами учителя физики о новейших открытиях в области науки и техники. По совету отца Валентин много читает. В 1900 г. он успешно выдержал экзамены в Петербургский технологический институт. Окончив Петербургский технологический институт в 1907 г., молодой специалист поступил на «Электромеханический завод Н. Глебова и К°» заведующим испытательной станцией, а затем работал инженером по расчету и конструированию электрических машин. Он — единственный на предприятии русский дипломированный инженер — с завидной энергией устраняет недостатки в расчетах и изготовлении электротехнических устройств. Постепенно Валентин Петрович приобретает опыт конструктора-электромашиностроителя, становится известным специалистом в области радиотехники. В начале 1930-х гг. В. П. Вологдин не оставлял научной деятельности, связанной с использованием токов высокой частоты как для целей связи, так и в промышленности открыв, по существу, новую область применения высокочастотной техники для нужд народного хозяйства. С этой целью в 1931 г. он был командирован в Англию на заводы фирмы «Виккерс и К» для ознакомления с высокочастотными печами, попутно посетил в Кембридже лабораторию Резерфорда. Созданное Валентином Петровичем новое техническое направление в области высокочастотных индукционных бессердечниковых печей для плавки металлов было подтверждено авторскими свидетельствами на изобретения: «Электрическая индукционная печь», «Вакуумная бессердечниковая индукционная печь». В 1936 г. Вологдин разработал новый скоростной метод поверхностной закалки стали, в том числе шейки автомобильного коленчатого вала, за что получил авторское свидетельство на «Устройство для закалки коленчатых валов с помощью токов высокой частоты». Полученный опыт дал возможность распространить метод и на закаливание других стальных изделий различной конфигурации: «Способ поверхностной закалки токами высокой частоты изделий, снабженных отверстиями», «Индуктор для индукционной поверхностной закалки удлиненных изделий» и «Способ закалки индукционным методом тел сложной конфигурации, имеющих острые углы». 28 мая 1936 г. Народный Комиссар тяжелой промышленности Серго Орджоникидзе подписал специальный приказ «О поверхностной закалке изделий токами высокой частоты по методу проф. Вологдина». Метод высокочастотной обработки оказался приемлемым для сушки древесины и книг, сварки пластмассовых изделий, для склеивания фанеры и технологической обработки особо ценных пород древесины для музыкальных инструментов и мебели,а также в мукомольной, пищевой, химической промышленности, например, для сушки макарон, стерилизации молока и консервирования продуктов. Была сконструирована специальная установка для сушки книг и документов токами высокой частоты. С началом войны в 1941 г. Центральная радиолабаратория была переведена из Ленинграда, блокированного фашистскими войсками, в Челябинск. Основной её задачей стало применение разработанных Вологдиным методов поверхностной закалки к деталям боевых машин, отправляемых на фронт. Под его руководством на Кировском заводе, эвакуированном из Ленинграда, был организован специальный цех высокочастотной закалки. Здесь впервые была применена термическая обработка деталей токами высокой частоты. Высокочастотная электрозакалка резко уменьшила время обработки деталей, повысила их твердость и износоустойчивость. Цикл обработки одной из важнейших деталей сократился с 30 часов до 37 секунд. Гиганты советского танкостроения на Урале выпускали две трети всей продукции Наркомата танковой промышленности. Дважды, в 1943 и 1952 гг., за разработку и внедрение в производство нового метода высокочастотной закалки поверхностей стальных изделий В.П. Вологдин, ставший уже к этому времени доктором технических наук, заслуженным деятелем науки и техники РСФСР, был удостоен Государственной премии СССР. Скончался 23 апреля 1953 г. в Ленинграде. Похоронен на Литераторских мостках на Волковском кладбищ.
В 1906 г. приезжал в село Ильинское к своей невесте - Марие Федоровне Теплоуховой - дочери Ф.А. Теплоухова - главного лесничего Пермского имения графов Строгановых. В Ильинском у В.П. Вологдина жили близкие родственники.