A 1928-ban született Tyihonov egy szerelő és egy óvónő gyermekeként látta meg a napvilágot. Pályája az ötvenes években indult be, miután 1945-ben jelentkezett a moszkvai filmfőiskolára; előtte esztergályosként is dolgozott. Színészi karrierje a színpadon kezdődött, de tehetségének és Gregory Peck-ére emlékeztető külsejének köszönhetően hamar felfedezte a film világa is: élete során 1948-tól, első mozis szerepétől kezdődően több mint 50 filmben játszott.
Leghíresebb szerepét A tavasz 17 pillanata című 12 részes sorozatban játszotta. A széria 1973-ban készült, és Tyihonov Makszim Makszimovics Iszajev őrnagyot, a zseniális orosz kémet alakította benne, aki Max Otto von Stirlitz néven férkőzött a náci vezetők közelébe. A sorozat epizódjainak vetítése idején a Szovjetunióban elnéptelenedtek az utcák, nőtt az energiafelhasználás és csökkent a bűnözés, mert mindenki a tévé előtt ült; Stirlitz maga pedig valóságos népi hős lett.
A tavasz 17 pillanata mellett az orosz színész olyan filmekben szerepelt, mint a Szergej Bondarcsuk rendezte, 1967-es, Oscar-díjas Háború és béke vagy a szintén Oscarral jutalmazott 1994-es Nyikita Mihalkov-mű, a Csalóka napfény, de játszott a Fekete fülű fehér Bimben is. "Tyihonov halála katasztrófa. A barátom volt, és sajnálom, de emiatt jelenleg olyan állapotban vagyok, hogy nem tudok mást mondani" ? nyilatkozta az Inferfax hírügynökségnek Eldar Rjazanov rendező, aki utolsó munkájában, egy 2006-os, Andersenről szóló filmben (Andersen. Life Without Love) rendezte a színészt.
Vjacseszlav Tyihonovot második felesége, Tamara Ivanovna Tyihonova, lányuk, a szintén színész Anna Tyihonova és két unokája gyászolja. Első felesége, Nonna Morgyukova színésznő 2008-ban, közös fiuk, Vlagyimir Tyihonov (úgyszintén színész) pedig 1990-ben hunyt el.
