Советский и российский актер. Народный артист СССР (1974), Герой Социалистического Труда (1982). Лауреат Ленинской премии (1980) и Государственной премии СССР (1970). Член КПСС с 1976 года.
В 1950 году с отличием окончил ВГИК, мастерскую Б.В. Бибикова и О.И. Пыжовой, и поступил работать в Театр-студию киноактера.
Творческий импульс Тихонову дал фильм «Молодая гвардия» (1948). В 1957 году он становится актером ЦКДЮФ имени М. Горького. В этом же году на киноэкраны вышел фильм С.И. Ростоцкого «Дело было в Пенькове». Тихонов сыграл роль тракториста Матвея Морозова. Эта роль принесла актеру зрительское признание.
Во второй половине 1960-х годов Вячеслав Васильевич сделал большой шаг к вершинам актерского мастерства — была сыграна роль Андрея Болконского в эпопее Сергея Бондарчука «Война и мир». Затем блестяще сыграл учителя Мельникова в фильме Станислава Ростоцкого «Доживем до понедельника».
В телесериале Татьяны Лиозновой «Семнадцать мгновений весны» Тихонов сыграл самую известную свою роль — разведчика Исаева-Штирлица. Похожую роль сотрудника советских спецслужб Вячеслав исполнил в телесериале «ТАСС уполномочен заявить…» по роману того же Ю.С. Семенова, окончательно укрепив свой образ образцового советского разведчика.
В 1977 году снялся в главной роли в фильме «Белый Бим Черное Ухо».
Последней его киноролью стала роль Бога в фильме Эльдара Рязанова «Андерсен. Жизнь без любви».