В. И. Сухарев родился в 1891 г. в крестьянской семье в Ростовской области. После окончания медицинского факультета Московского университета он прошел клиническую ординатуру по дерматовенерологии (1917—1919 гг.) в научно-исследовательском кожно-венерологическом институте им. Е. С. Главче.
В 1923—1924 гг. В. И. Сухарев, работая консультантом-физиотерапевтом по отделу гонорологии Объединенный государственный венерологический институт (ОГВИ) совместно с профессором Р. М. Фронштейном, сделал первое в России сообщение об использовании физиотерапевтических методов лечения при воспалительных процессах мочеполовых путей.
С 1925 по 1940 г. Владимир Иванович был ассистентом и доцентом в клинике кожных болезней 1 Московского медицинского института, где он возглавлял физиорадиорентгенотерапевтическое отделение.
В течение 30 лет в летние месяцы Владимир Иванович осуществлял руководство научно-методической работой на курортах Пятигорска и Сочи-Мацеста, а в 1923 г. организовал санитарно-лечебную помощь больным дерматозами в Пятигорске.
В 1940—1944 гг. В. И. Сухарев работал в Сочинском бальнеологическом институте сначала заведующим клиникой кожных болезней, а затем научным руководителем и директором института. В годы Великой Отечественной войны он преобразовал научно-лечебную часть института в Центральное консультативное бюро для госпитализации при Сочинском эвакопункте.
С 1948 по 1958 г. В. И. Сухарев заведовал кафедрой в Московском педагогическом институте им. В. И. Ленина. С 1958 по 1968 г. работал в Центральном кожно-венерологическом институте Министерства здравоохранения, вначале заведующим, а с 1963 г. научным консультантом отдела "рентгенорадиологии и физиотерапии"; после перехода на пенсию до конца жизни оставался научным консультантом отдела на общественных началах.
Ученый опубликовал более 260 научных работ, в том числе 13 монографий по вопросам рентгено-, радио-, физио- и курортотерапии.
В. И. Сухарев защитил 2 докторских диссертации: "Регионарная чувствительность кожи к ультрафиолетовым лучам, ее динамика и значение в прогнозе и терапии кожных болезней" и "Эманизированные корма — стимуляторы роста животного организма", имел ряд авторских свидетельств на изобретения. В 1971 г. за монографию "Физиотерапия, массаж и лечебная физкультура" он был награжден медалью ВДНХ.