Видный физиолог и психиатр, ученик и продолжатель дела И. П. Павлова. Родился в селе Соровское Пермской губернии, в семье священника. Учился на физико-математическом факультете Московского университета и на медицинском факультете Мюнхенского университета, где слушал лекции всемирно известного психиатра Э. Крепелина. В 1912–1914 гг. работал под руководством И. П. Павлова. Защитил в 1917 г. диссертацию на степень доктора медицины. С 1923 г. — старший ассистент кафедры нервных и душевных болезней Томского университета. В 1927 г. организовал первую в Сибири самостоятельную кафедру психиатрии на медицинском факультете Иркутского государственного университета (с 1930 г. — Восточно-Сибирский медицинский институт). В 1930-е гг. работал в Ленинграде, в Институте эволюционной физиологии и патологии высшей нервной деятельности. В 1941–1944 гг. — врач-невропатолог клиники нервных болезней Свердловского медицинского института. С 1944 г. продолжил работу по физиологии в Институте физиологии им. И. П. Павлова и Естественно-научном институте им. П. Ф. Лесгафта.
В. С. Дерябин интенсивно занимался вопросами психофизиологии чувств, влечений и эмоций как в клиническом, так и в экспериментальном плане, став одним из первых исследователей эмоций в СССР. В его деятельности отразилось ценное слияние опыта врача-клинициста и ученого-физиолога павловской школы. Его монографии «Чувства, влечения, эмоции» и «Психология личности и высшая нервная деятельность», вышедшие через много лет после смерти автора, впитали в себя лучшие достижения мировой физиологии и психологии первой половины XX века; многие высказанные в них положения не потеряли актуальности и в настоящее время.