В. В. Марковников был первым и наиболее талантливым из учеников знаменитого русского химика А. М. Бутлерова. Острый аналитический ум В. В. Марковникова, наблюдательность и экспериментальное мастерство позволили ему в самый короткий срок стать лучшим учеником А. М. Бутлерова.
В. В. Марковников родился 22 декабря 1838 года в деревне Черноречье близ Нижнего Новгорода. Отец его был офицером батальона, стоявшего в Черноречье. Вскоре после рождения В. В. Марковников был перевезен отцом в село Ивановское Княгининского уезда Нижегородской губернии, где и прошло все его детство. После того как научился грамоте, он очень скоро перешел к самостоятельному чтению и читал все, что попадалось под руку, — от «Еруслана Лазаревича», «Битвы русских с кабардинцами» до руководства по тактике, которое лежало неразрезанным на столе у отца.
Среднее образование Владимир Васильевич получил в Нижегородском Александровском дворянском институте. В 1856 году В. В. Марковников по окончании института поступил на камеральное отделение юридического факультета Казанского университета. Камералисты кроме юридических наук изучали технологию, сельское хозяйство и химию. «Камеральный факультет» — вспоминал В. В. Марковников, — дал мне основы для изучения и понимания явлений в области экономической и промышленной, чего совершенно не дал бы мне факультет естественный, и этими основами мне нередко приходилось пользоваться».
На третьем курсе В. В. Марковников приступил к занятиям в химической лаборатории и одновременно начал слушать лекции по химии А. М. Бутлерова, только что вернувшегося из заграничной командировки.
В 1860 году В. В. Марковников окончил университет со степенью кандидата по камеральному отделению. По представлению А. М. Бутлерова он был оставлен при университете и в том же году назначен лаборантом при химической лаборатории. В. В. Марковников работает над изомерией масляных кислот, предсказанной теорией строения. Изомерами в химии называются сложные вещества, построенные из одних и тех же элементов, обладающие одинаковым молекулярным весом, но при всем том обладающие различными физическими и химическими свойствами. Чем сложнее состав вещества, тем больше изомеров его может существовать. Теория строения дает возможность предсказать, сколько таких изомеров может быть. Чтобы проверить выводы теории строения, необходимо было получить как можно больше предсказываемых ею изомеров. В. В. Марковников поэтому и занялся получением изомеров кислот.