Vũ Thảo sinh năm 1943 tại Vụ Bản, Nam Định[3]. Cha ông là người Nam Định, mẹ ông là người Hà Tĩnh sở hữu tiệm vàng Vĩnh Thịnh thuộc loại lớn nhất miền Trung thời Pháp thuộc[4]. Sau khi cả gia đình chuyển lên Hà Nội sinh sống, Vũ Thảo theo học và tốt nghiệp khoa kèn thuộc Nhạc viện Hà Nội, rồi tham gia Đoàn ca múa miền Nam với tư cách một nhạc công kèn clarinette[5]. Sau đó, ông được cử đi Tây Bắc tham gia Đoàn ca múa Hòa Bình, rồi trở về cơ quan cũ lúc này đã đổi tên thành Đoàn văn công Quân Giải Phóng. Cùng Đoàn văn công, ông đã tham gia chiến đấu trên nhiều mặt trận, giúp ông tích lũy được nhiều kinh nghiệm sáng tác quý giá[4].

Sau năm 1975, Vũ Thảo ở lại miền Nam công tác tại Đoàn ca múa Bông Sen (thành phố Hồ Chí Minh). Năm 1977, ông quay trở lại miền Bắc, trở thành nhạc công của Nhà hát Nhạc vũ kịch Việt Nam, đồng thời theo học Khoa sáng tác ở Nhạc viện Hà Nội[5]. Trong thời gian này, ông cũng có cơ hội tham gia nhiều vở nhạc kịch kinh điển với sự dàn dựng của chuyên gia Liên Xô. Những bộ phim đầu tiên mà ông viết nhạc là Người thành phố (1985) và Mặt trời bé con (1985) đều của người bạn thân – đạo diễn Khải Hưng. Sau nhiều năm tham gia cộng tác sáng tác nhạc phim, năm 1994, Vũ Thảo công tác tại Đài truyền hình Việt Nam. Tại đây, ông có điều kiện để tham gia viết nhạc phim cho hàng loạt bộ phim nhựa và phim truyền hình nổi tiếng, có thể kể tới Mẹ chồng tôi (1994), Lời nguyền của dòng sông (1992, phỏng theo truyện Mùa hoa cải bên sông của Nguyễn Quang Thiều), Trăng muộn, Giếng làng, Lặng lẽ tuổi trăng tròn (1995), Những người sống bên tôi (1996), Gió qua miền tối sáng (1998), Cuộc phiêu lưu của Ong Vàng (2004),... đặc biệt là loạt phim Cảnh sát hình sự (1997 – 2010) với ca khúc chủ đề "Những bàn chân lặng lẽ", trình bày bởi ca sĩ Thùy Dung. Hầu hết các sáng tác đều do ông tự viết lời.

Ngoài nhạc phim, ông cũng có nhiều sáng tác khác như giao hưởng thơ Âm thanh cuộc sống, song tấu cho flute và clarinette, tam tấu cho violon, cello và piano[6].