Владимир Константинович Коккинаки родился 25 июня (12 июня по старому стилю) 1904 года в городе Новороссийске (ныне Краснодарского края).

В 1921 году окончил три класса начальной школы. Работал колхозником на виноградных плантациях, матросом и грузчиком в порту.

На военной службе с 1925 года. До июля 1927 года служил в пехоте.

В 1928 году окончил Ленинградскую военно-теоретическую школу Военно-воздушных сил (ВВС), в 1930 году — Борисоглебскую военную авиационную школу летчиков.

Служил в строевых частях ВВС (Московский военный округ). В апреле-декабре 1931 года — лётчик-инструктор Ленинградской военно-теоретической школы ВВС.

С 1932 года командир авиаотряда Научно-исследовательского института ВВС, затем до 1935 года — летчик-испытатель Научно-исследовательского института ВВС, провел государственные испытания ряда самолетов-истребителей.

В 1935-1964 годах — старший летчик-испытатель Опытного конструкторского бюро (ОКБ) С.В. Ильюшина. Поднял в небо и провел испытания всех самолетов ОКБ, выпущенных в эти годы — штурмовиков Ил-2 и Ил-10; бомбардировщиков ДБ-3, Ил-4, Ил-22, Ил-28, Ил-30, Ил-46, Ил-54; пассажирских самолетов Ил-12, Ил-14, Ил-18, Ил-62 и их различных модификаций. Всего Коккинаки испытал 62 типа самолетов.

С 1932 года Владимир Коккинаки занимался высотными полетами.

В 1935 году он на самолете И-15 достиг высоты 14 575 метров, тем самым, установив неофициальный мировой рекорд.

20 апреля 1936 года впервые в стране выполнил петлю Нестерова на двухмоторном самолете.

Помимо испытаний новых самолетов и высотных полетов, пилот также занимался дальними и скоростными полетами. Наиболее известны два таких перелета Коккинаки. 27-28 июня 1938 года он совершил беспосадочный перелет по маршруту Москва — Дальний Восток протяженностью 6850 километров по прямой; а 28 апреля 1939 года осуществил беспосадочный перелет по маршруту Москва — остров Мискоу (США) протяженностью 6516 километров по прямой. Всего Владимиром Коккинаки было установлено 22 мировых рекорда.

В годы Великой Отечественной войны совмещал работу летчика-испытателя, начальника Главной инспекции Наркомата авиационной промышленности (1943-1947) и начальника лётно-испытательной службы авиационной промышленности.

В 1943 году Владимиру Коккинаки было присвоено воинское звание генерал-майор авиации.

Последняя машина, на которой Коккинаки закончил свою работу летчика-испытателя был самолет Ил-62, который он впервые поднял в воздух в 1963 году.

В январе 1966 года генерал-майор авиации Владимир Коккинаки вышел в запас. После ухода с летной работы продолжал трудиться в ОКБ С.В. Ильюшина инженером-методистом, с 1968 года — ответственный представитель Генерального конструктора в Лётно-доводочном комплексе.

Владимир Коккинаки с 1961 года — вице-президент, в 1966-1967 годах — президент, с декабря 1968 года — почетный президент Международной авиационной федерации (ФАИ).

Коккинаки — дважды Герой Советского Союза (1938, 1957), Заслуженный летчик-испытатель СССР (1959), лауреат Ленинской премии (1960). Награжден шестью орденами Ленина (1936, 1938, 1939, 1945, 1951, 1984), орденом Октябрьской Революции (1974), тремя орденами Красного Знамени (1944, 1945, 1957), двумя орденами Отечественной войны (1944, 1947), четырьмя орденами Красной Звезды (1939, 1941, 1944, 1969), боевыми и трудовыми медалями, а также Золотой авиационной медалью ФАИ (1965).

В 1965 году решением Международной Авиатранспортной ассоциации (IККA) Коккинаки был награжден бриллиантовым ожерельем "Цепь пионера розы ветров" как первопроходец кратчайшего авиационного пути между Европой и Америкой.

Владимир Коккинаки умер 7 января 1985 года. Похоронен в Москве, на Новодевичьем кладбище.

Его именем названы улицы в российских городах — Москве, Ростове-на-Дону, Новокузнецке, Донском; в украинских городах — Макеевке, Владимире-Волынском, Броварах, Славянске; в казахском городе Алма-Ате.

На родине Владимира Коккинаки в Новороссийске установлен ему бронзовый бюст.