Всеволод Вишневский родился в Санкт-Петербурге в семье потомственных дворян, частного землемера Виталия Петровича и Анны Александровны Вишневских. Во время Первой мировой войны 14-летний гимназист 6 класса, сбежал на фронт. Став разведчиком лейб-гвардии Егерского полка, участвует в схватке с германским кирасирским разъездом, закончившейся победой егерей. За этот подвиг он награжден Георгиевским крестом 4-й степени. При этом продолжал учиться и, приезжая в отпуск в Петербург, сдавал экзамены, переходил из класса в класс и в 1918 получил аттестат зрелости.

Первая мировая война была первой из пяти войн, которые пережил Вишневский. Участвовал в вооружённом восстании в Петрограде в 1917 году, безоговорочно приняв сторону большевиков. Во время Гражданской войны стал бойцом 1-го морского берегового отряда и участвовал в ликвидации банд анархистов, в 1918 — начале 1919 года — пулемётчиком корабля Волжской флотилии «Ваня-коммунист» №5, в 1919 — начале 1920 года — пулемётчиком бронепоездов «Грозный» и «Коммунар» № 56, входящих в состав Первой Конной армии Буденного. Осенью 1921 был откомандирован на Балтийский флот и вернулся в Петроград. С Ленинградом-Петроградом связано все творчество Вишневского. Здесь развертывается действие многих его произведений.

Став профессиональным литератором, Всеволод Витальевич на всю жизнь сохранил постоянную связь с армией и, особенно, с Балтийским флотом: участвовал в военных учениях, печатал статьи во флотских газетах. Пристрастно следил за тем, как военная тема воплощалась в советском искусстве, организовал вместе с Демьяном Бедным, Михаилом Кольцовым, Александром Серафимовичем и Владимиром Ставским Литературное объединение Красной Армии и Флота (ЛОКАФ).

В 1929 делает свой первый шаг в драматургии: по заказу Центрального Дома Рабоче-Крестьянской Красной Армии сочиняет поэму-ораторию «Красный флот в песнях», которая была поставлена в ансамбле песни и пляски Дома Красной Армии. В этом же году вышла пьеса «Первая Конная». Предисловие к пьесе написал С.М. Буденный, отметив жизненность материала и достоверность.

В 1936 по сценарию Вишневского режиссером Е.Л. Дзиганом был снят фильм «Мы из Кронштадта», популярность которого сопоставима с «Чапаевым» братьев Васильевых. Картина была одобрена С.М. Эйзенштейном, воспринявшим её как продолжение «эпического стиля советской кинематографии.

Участник советско-финляндской войны 1939—1940 годов и Великой Отечественной войны, корреспондент газеты «Правда». Участник обороны Ленинграда. В годы Великой Отечественной войны возглавлял оперативную группу писателей при политуправлении Балтфлота. По заданию последнего он вместе с А.А. Кроном и Вс.Б. Азаровым написал героическую комедию «Раскинулось море широко…», поставленную Ленинградским театром музыкальной комедии в 1942. Беспримерному подвигу ленинградцев в дни войны была посвящена пьеса Вишневского «У стен Ленинграда», подтвердившая его приверженность трагической теме.

С 1944 был редактором журнала «Знамя». Допустил к публикации повесть В.П. Некрасова «В окопах Сталинграда» изначально под названием «Сталинград» и включил В. Некрасова в список на Сталинскую премию. Именно при нём был напечатан ряд стихов А.А. Ахматовой, что послужило поводом для травли поэтессы. Позже сам отрекся от неё («Литературная газета» от 7 сентября 1946 г.). Поучаствовал писатель и в гонении Михаила Зощенко.

Однако и сам Вишневский не миновал репрессии, когда за «недостаточное разоблачение космополитизма» и публикацию повести Э. Казакевича «Двое в степи», большая часть сотрудников редакции журнала «Знамя» и редактор, были отстранены от работы.

В 1949 году Вишневский в последней своей пьесе «Незабываемый 1919-й» вернулся к излюбленной теме Гражданской войны, обороны Петрограда. Приуроченная к 70-летию Сталина и одобренная им, эта пьеса имела большой успех (была поставлена почти во всех драматических театрах страны, а в 1952 вышел на экраны одноименный фильм).

В 1942-1944 годах Всеволод Вишневский жил в доме № 10 на улице Профессора Попова. В 1955 году именем писателя была названа улица в Петроградском районе, соединяющая современный Малый проспект и Набережную реки Карповки.