Владимир Шухов родился в 1853 году в уездном городе Грайвороне Курской губернии. Его мать происходила из старинного дворянского рода, отец работал юристом, ревизором министерства финансов. Семья была небогатой и жила на жалованье главы семейства. По службе отца часто переводили: сначала в Курск, затем в Санкт-Петербург.
Он поступил в Московское императорское техническое училище (сегодня — МГТУ имени Баумана). Среди его преподавателей были знаменитый математик Алексей Летников, ученый в области механики железнодорожного транспорта Дмитрий Лебедев, основоположник современной гидро- и аэродинамики Николай Жуковский. Они требовали от студентов безукоризненного знания физики и химии, математики и архитектуры. Владимир Шухов был усердным учеником: читал дополнительную литературу, с увлечением работал в мастерских училища. В 1874 году он создал свое первое изобретение, ценное практически. Это была паровая форсунка для сжигания жидкого топлива. Эта небольшая деталь сделала процесс более безопасным, удобным и экономичным.
В 1876 году Шухов окончил училище с золотой медалью. Николай Жуковский предложил ему вместе преподавать и заниматься наукой, а известный математик Пафнутий Чебышев пригласил работать в Петербургский университет. Однако Шухова не привлекали теоретические исследования, он мечтал заниматься изобретательством. «Я человек жизни», — говорил он, поэтому и решил стать инженером-практиком.

В 1896 году на Всероссийской художественно-промышленной выставке в Нижнем Новгороде Владимир Шухов представил несколько своих изобретений в области металлических конструкций: уже известную арочную ферму и новые сетчатые покрытия. Также на выставке появилась водонапорная башня-гиперболоид, изобретенная инженером. Для ее создания Шухов взял два металлических кольца и соединил их равновеликими стропами, а затем повернул кольца относительно друг друга. Абсолютно прямые стропы образовали кривую фигуру — однополостной гиперболоид. Придуманная Шуховым конструкция была изящной и прочной, при этом простой и дешевой в сборке: для ее постройки требовались лишь металлические кольца оснований, прямые рейки и крепежные детали.