Varlam Shalamov sinh ở Vologda. Bố là linh mục, mẹ là người nội trợ. Năm 1914 vào học trường gymnazy và học xong trung học sau khi cách mạng đã thành công. Năm 1923 lên Moskva làm thơ ở nhà máy. Từ năm 1926 đến 1929 học khoa luật Đại học Quốc gia Moskva (MGU). Thời kỳ này bắt đầu làm thơ và tham dự các nhóm văn học, dự các buổi hội thảo về văn học và tích cực tham gia các hoạt động xã hội, có liên hệ với các nhóm Trotsky của MGU, tham gia vào cuộc tuần hành kỷ niêm 10 năm Cách mạng tháng Mười với khẩu hiệu "Đả đảo Joseph Stalin!" và phổ biến những câu thêm vào "Di chúc của Lenin". Ngày 19 tháng 12 năm 1929 Varlam Shalamov bị bắt, bị kết án 3 năm tù ở trại cải tạo Vishesky vùng Uran. Năm 1931 được ra tù và dược phục hồi danh dự. Năm 1932 trở về Moskva làm việc ở một số cơ quan báo chí.

Tháng 2 năm 1937 Shalamov lại bị bắt vì "hoạt động phản cách mạng" và bị kết án 5 năm cải tạo ở Kolyma. Ngày 22 tháng 6 năm 1943 ông lại bị kết án thêm 10 năm nữa vì tội "tuyên truyền chống chính quyền Xô Viết" và tội gọi Ivan Bunin là nhà văn cổ điển Nga (… я был осуждён в войну за заявление, что Бунин — русский классик). Năm 1951 ông được ra trại nhưng vì bệnh tật nên không thể về Moskva ngay mà mãi đến năm 1956. Năm 1957 ông làm phóng viên ngoài biên chế của tạp chí Moskva, khi đó đã in thơ của ông. Năm 1961 xuất bản tập thơ Огниво. Năm 1979 ông bị mù và điếc, đi lại rất khó khăn.

Tác phẩm của Shalamov được xuất bản ở London năm 1978 (bằng tiếng Nga), năm 1980 và 1982 ở Paris (bằng tiếng Pháp), năm 1981- 1982 ở New York (bằng tiếng Anh). Shalamov trở nên nổi tiếng khắp thế giới sau khi tác phẩm của ông được xuất bản ở nước ngoài.

Varlam Shalamov mất ngày 17 tháng 1 năm 1982 ở Moskva.