В. А. Золотарёв родился 23 февраля (7 марта) 1873 года в Таганроге (ныне Ростовская область). Окончил Придворную певческую капеллу в Санкт-Петербурге, получив в классе профессора П. А. Краснокутского специальность скрипача. Композиторскую специальность приобрел в Петербургской консерватории, где встретил «великих учителей» М. А. Балакирева, А. К. Лядова, Н. А. Римского-Корсакова, о которых позже опубликовал воспоминания. Затем начал преподавание в Придворной капелле. Класс В. А. Золотарёва здесь окончили А. В. Богатырёв, М. С. Вайнберг, Б. Д. Гибалин, К. Ф. Данькевич, М. И. Паверман.
В 1905 году он покинул С.-Петербург, некоторое время работал в Московской консерватории. В 1918 году, будучи профессором, уехал преподавать в Ростове-на-Дону, затем в Краснодаре и Одессе. С середины 1920-х годов В. А. Золотарёв преподавал в Киевском музыкально-драматическом институте имени Н. В. Лысенко.
С 1931 по 1933 год В. А. Золотарёв работал в Свердловске в музыкальном техникуме имени П. И. Чайковского. Здесь его учениками были Борис Гибалин, П. П. Подковыров и Георгий Носов. В 1933 году В. А. Золотарёв переехал в Минск, где по 1941 год преподавал в Белорусской консерватории. Здесь он написал симфонию «Белоруссия» (1934).
У него учились Л. А. Половинкин, А. Г. Свечников, М. Е. Крошнер, Д. А. Лукас, В. В. Оловников и др.
В. А. Золотарёв написал 3 оперы, среди которых выделяется опера «Декабристы» (1925, новая редакция «Кондратий Рылеев», 1957), балет «Князь-озеро» (1949), 7 симфоний (1902-1962), 3 концерта, 6 струнных квартетов, кантаты, хоры, романсы.
В. А. Золотарёв умер 25 мая 1964 года в Москве.