Родился 25 декабря 1917 года в селе Федькино (Тереньгульский район Ульяновской области). Жил в городе Куйбышеве (ныне Самара), окончил 3 курса строительного института и аэроклуб, в котором был оставлен инструктором. С 1940 года в рядах Красной Армии. В 1940 году окончил Чкаловскую военно-авиационную школу пилотов.

С августа 1941 года сержант В. И. Фадеев на фронтах Великой Отечественной войны в составе 131-го истребительного авиационного полка (младший лётчик), летал на И-16. В октябре 1941 года переведён в 446-й ИАП, где продолжал летать на И-16. В начале 1942 года переведён в 630-й истребительный (позднее 762-й истребительный/смешанный) авиационный полк, в составе которого также летал на И-16.

С мая 1942 года сражался в составе 16-го Гвардейского истребительного авиаполка, где был назначен командиром эскадрильи. Летал на Як-1 и "Аэрокобре". В воздушных боях на Кубани весной 1943 года стал одним из самых результативных советских асов. К концу апреля 1943 года командир эскадрильи 16-го Гвардейского истребительного авиационного полка (216-я смешанная авиационная дивизия, 4-я Воздушная армия, Северо-Кавказский фронт) Гвардии капитан В. И. Фадеев сбил 15 самолётов противника. Первым из летчиков 4-й Воздушной армии, дравшихся на Кубани, представлен к званию Героя Советского Союза.

5 мая 1943 года погиб в воздушном бою. Всего совершил около 400 боевых вылетов, провёл более 50 воздушных боёв, сбил лично 17 и в составе группы 3 самолёта противника. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 мая 1943 года удостоен звания Героя Советского Союза.

Награждён орденами: Ленина (24.05.1943), Красного Знамени (23.12.1941, ...).