Родился в селе Пичер (Рассказовский район, Полтавская область).

В 1939 году поступил в Московский энергетический институт. Участник Великой Отечественной войны. В РККА с марта 1942 года. На фронте с декабря 1942 года (130-я стрелковая дивизия, начальник химслужбы полка и командир отдельной роты, воевал на Южном, Украинском и Белорусском фронтах). Награжден орденами Отечественной войны II степени (1944) и Красной Звезды (1945), медалью «За боевые заслуги» (1943). Демобилизовался в 1946 году. Окончил МЭИ (1950), ученик А.Е. Шейндлина. Некоторое время работал в НИИ-400 в городе Ломоносов Ленинградской области. Потом его перевели на Калужский турбинный завод. С 1953 года — заместитель главного конструктора по разработкам СКБ. С 1960 года назначен главным конструктором СКБ КТЗ.

Владимир Иванович Кирюхин — один из основоположников теории и практики компактных транспортных энергетических комплексов на базе атомных энергетических установок, автор трудов по газодинамике, теплообмену, автоматическому регулированию, динамике роторов и виброизоляции в турбоустановках.

В 1987 году был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР по специальности «Энергетическое и электротехническое машиностроение». В 1992 году — академиком Российской академии наук по специальности «Энергетика». Почетный гражданин города Калуги. Государственная премия СССР (1977), Ленинская премия (1980). Ордена Ленина, Октябрьской Революции, «Знак Почета».