Русский и советский живописец, график, дизайнер и художник театра. Один из крупнейших представителей русского авангарда, родоначальник конструктивизма. 

Родился в семье потомственного орловского дворянина, инженера-технолога по железнодорожному делу, и поэтессы, близкой народовольцам. После смерти матери в 1889 году в 1896 году семья переехала в Харьков. В 13 лет убежал из дома, жил случайными заработками, на корабле ходил юнгой в Турцию, помогал иконописцам и театральным декораторам. В 1902 году поступил в Московское училище живописи, ваяния и зодчества, но уже через год был отчислен "за неуспеваемость и неодобрительное поведение". В 1904 году поступил в Одесское училище торгового мореплавания. Затем с 1905 по 1910 годы занимался в Пензенском художественном училище. Татлин так и не получил полноценного художественного образования.

В 1910-х годах участвовал в выставках таких объединений, как "Мир искусства", "Союз молодежи", "Бубновый валет" и "Ослиный хвост".

В 1923 году поставил в ГИНХУКе как режиссер, сценограф и актер спектакль по поэме В. Хлебникова "Зангези". 

В 1925-1927 годах - профессор в Киевском художественном институте.

В 1927-1930 годах - профессор ВХУТЕМАСа в Москве.
В 1930-1940-х годах был вынужден работать как книжный художник и сценограф. В начале 1950-х годов был во главе бригады художников, создававших наглядные пособия для Московского государственного университета.

Скончался в Москве 31 мая 1953 года. Кремирован и захоронен в 106 секции колумбария Новодевичьего кладбища.