Выдающийся флотоводец родился 21 июля 1910 года в Петергофе.
Владимир Афанасьевич закончил военно-морское училище и военно-морскую академию.
В годы Великой Отечественной войны был начальником штаба отдельного дивизиона подводных лодок Балтийского флота, а затем - начальником отдела оперативного управления Главного морского штаба.
С 1955 года в течение семи лет командовал Черноморским флотом. Закончил службу в 1974 году, уволился с должности первого заместителя Главнокомандующего ВМФ СССР.
Его именем назван фрегат проекта 22350 «Адмирал флота Касатонов» (в строю с 2020 года).
В честь выдающегося флотоводца и родоначальника династии морских офицеров в Севастополе установлена мемориальная доска.