Он появился на свет 28 апреля 1929 года в Ялте. Родители развелись, когда сыну было шесть лет, и мальчик остался на попечении матери. С началом войны отец ушёл на фронт, а недавно окончивший ялтинскую начальную школу Медведев вместе с матерью отправился в эвакуацию в село Пышма под Свердловском. Спустя два года они переехали в Москву, где будущий актёр поступил в среднюю школу. Окончив восемь классов, он устроился на работу, а в 17 лет вошёл во вспомогательный состав Московского драматического театра.
Именно здесь юноша сменил имя. Родители назвали его Владимиром, но парень решил, что для сцены больше подойдёт псевдоним — Вадим Медведев. В то же время произошло ещё несколько знаменательных событий в жизни молодого актёра. Он поступил в студию при Московском Камерном театре и — женился. Его избранницей стала стенографистка Государственной комиссии при Совете Министров Инесса Разуваева. Правда, ранний брак не продлился долго. Окончив студию, Медведев отправился на срочную службу в Группе советских войск в Германии.
После демобилизации актёр обосновался в Ленинграде — именно здесь жила его вторая жена Александра. В браке на свет появилось двое детей — сын Вадим и дочь Ирина. Медведева приняли в труппу Ленинградского театра драмы имени Пушкина. На эту сцену он выходил на протяжении 14 лет, а одним из самых ярких его героев стал Петин в пьесе «На диком бреге» по Борису Полевому.
Вадим Медведев отличался яркой, даже картинной внешностью. Высокий лоб, пронзительный взгляд, обворожительная улыбка — у него были отличные данные для большого экрана. Первыми из кинорежиссёров внимание на актёра обратили Григорий Рошаль и Геннадий Казанский — они пригласили Медведева на роль Садко в биографической ленте «Римский-Корсаков». Тогда в кадре он появился ненадолго, зато уже следующая картина принесла ему огромный успех — актёр сыграл кандидата наук Антона Журбина в драме Иосифа Хейфица «Большая семья», где ему довелось «породниться» со знаменитыми актёрами Сергеем Лукьяновым, Борисом Андреевым, Алексеем Баталовым, Кларой Лучко, Екатериной Савиновой. Актёрский состав картины получил приз на Каннском кинофестивале.
Свою первую главную роль Вадим Медведев исполнил в экранизации шекспировской «Двенадцатой ночи» режиссёра Яна Фрида. Его герцог Орсино завоевал сердца миллионов поклонниц, а за актёром закрепилось амплуа идеального героя костюмных картин. Следом Медведев сыграл Джиованни Боллу в «Оводе», перевоплотился в Евгения Онегина в одноимённом фильме-опере, стал Томским в «Пиковой даме» и Гильденстерном в «Гамлете».
Не хуже Вадим Медведев смотрелся и в революционных, героических, патриотических, военных лентах. Его фильмографию пополнили картины «Двое из одного квартала», «Екатерина Воронина», «Хождение по мукам», «Вдали от родины», «Рождённая революцией». У актёра появилась армия преданных поклонников, вот только у одного очень важного человека он впал в немилость. Этим человеком была министр культуры Екатерина Фурцева, а её неприязнь к Медведеву оказалась связана отнюдь не с творчеством актёра, а с его личной жизнью.
В стенах Ленинградского театра имени Пушкина Вадим Медведев познакомился с актрисой Валентиной Ковель. Она была старше на шесть лет, к тому же замужем и с дочкой. Однако совместные репетиции и переживаемые на сцене эмоции сблизили актёров до такой степени, что оба решились разрушить свои семьи. Вадим ради новой возлюбленной бросил жену с двумя детьми, чем и навлёк на себя гнев многих коллег и самой Фурцевой. По воле министра «аморального» актёра почти перестали снимать в кино. Медведев должен был пробоваться на роль Анатоля Курагина в экранизации «Войны и мира» Сергея Бондарчука, но в последний момент получил отказ.
Скандальный развод популярного актёра разочаровал не только Фурцеву, но и многих его поклонниц. Вскоре после третьей свадьбы на адрес Медведева и его коллег по театру стали поступать анонимки, порочащие актёра и его новую жену. Письма были разосланы с разных адресов и написаны детским почерком. Дошло до того, что пришлось возбудить уголовное дело. В ходе расследования удалось установить личность отправительницы кляуз. Ею оказалась школьная учительница средних лет, которая была давней поклонницей актёра, но после его развода превратилась в ярую ненавистницу. Когда учительницу нашли, она решилась на отчаянный шаг. Женщина оставила записку: «Я плевала в их сторону, а плевки возвращались ко мне. Я хотела сделать хуже им, а навредила только себе…» — и свела счёты с жизнью.
Застой в кинокарьере Вадима Медведева продолжался долгих 15 лет. В этот непростой период спасением для него стал Большой драматический театр под руководством Георгия Товстоногова. Легендарный режиссёр пригласил к себе актёра с третьей женой, и они остались в БДТ до конца дней. Супруги вместе играли в «Цене», «Хануме», «Истории лошади» и других спектаклях, причём главные роли получала Ковель, а Медведев в основном был на втором плане. Тем не менее, родной сцене и легендарному худруку актёр был очень благодарен.
Отметив 50-летие, Вадим Медведев получил звание Народного артиста РСФСР. Однако на фоне давних переживаний его стало подводить сердце. За год с небольшим он пережил инсульт и инфаркт, врачи настоятельно рекомендовали ему отказаться от изматывающих гастролей, но актёр с женой продолжал ездить по стране с концертами. Особенно тяжело ему далась поездка в жаркую Индию, после которой он долго не мог прийти в себя. Не отказывался Медведев и от съёмок в кино — ему как раз предложили главную роль в исторической драме «Последняя дорога», и он с полной отдачей работал над образом князя Вяземского.
Незадолго до смерти Вадим Медведев отправился на съёмки в Болгарию — здесь снимали политический детектив по Юлиану Семёнову «Большая игра», в котором ему досталась роль Зеккера. Вернувшись домой, 58-летний актёр почувствовал себя плохо, но врачи уже не успели его спасти. Вадим Медведев скончался от аневризмы аорты 2 марта 1988 года. Похоронили его на Большеохтинском кладбище в Санкт-Петербурге. Третья жена актёра Валентина Ковель пережила мужа на девять лет и впоследствии была похоронена рядом с ним. Вместе с Медведевым упокоилась и вторая жена Александра Медведева — её прах захоронили в могиле актёра спустя 16 лет после его кончины.
Сын актёра от второго брака Вадим Медведев стал известным журналистом, вёл на ленинградском телевидении программу «600 секунд» и руководил несколькими пресс-службами. Как и отец, он прожил всего 58 лет — скончался от инсульта, осложнённого менингитом, и тоже был похоронен на Большеохтинском кладбище. У Вадима Медведева-младшего остался сын Андрей и внучка Валерия.