Родился 9.06.1595. Старший сын Зигмунта (Сигизмунда) III Вазы и Анны, дочери эрцгерцога австрийского Карла II, внучки императора Фердинанда I. Мать Владислава умерла спустя три года после его рождения. Его вырастила одна из её бывших фрейлин Урсула Мейерин, имевшая большое влияние при королевском дворе.

Владислав интересовался живописью, позднее он стал покровителем художников. Он читал и писал по-немецки, по-итальянски и по латыни, однако разговаривал только по-польски.

Летом 1610 московское правительство, т.н. "Семибоярщина", свергла царя Василия Шуйского и избрала царём 15-летнего Владислава и даже чеканило монету от имени "Владислава Жигимонтовича". При этом бояре тайком впустили польские войска в Москву (сентябрь 1610) и помогли захватить власть польско-литовским феодалам, которые правили от имени Владислава.

Запрос бояр отправить Владислава в Москву и обратить его в православие встретил отказ короля. Вместо этого Зигмунт III предложил себя в качестве регента-правителя России. Такое неприемлемое предложение привело к враждебным действиям сторон.

В октябре 1612 боярское правительство королевича Владислава было низложено и в 1613 царём был избран Михаил Фёдорович Романов. Тем не менее до 1634 Владислав продолжал пользоваться титулом Великого князя Московского.

В 1617-1618 Владислав, поощряемый польским сеймом, тщетно пытался овладеть московским престолом, но был вынужден ограничиться некоторыми территориальными приобретениями по Деулинскому перемирию. Эта антимосковская политика подрывала позиции Польши, в результате чего она была вынуждена заключить в 1617 унизительный мир с Турцией, и уступить в 1618 Бранденбургу герцогство Пруссию.

Тем не менее Владислав по-прежнему претендовал на московский престол, а также на шведский престол, потерянный его отцом.

До избрания королём Речи Посполитой Владислав участвовал во многих войнах, включая походы против России в 1617-1618, против Оттоманской империи в 1621 (Хотинская битва) и против Швеции в 1626-1629. За эти годы, а также во время своего путешествия по Европе (1624-1635) вместе с Альбрыхтом Станиславом Радзивиллом и др. вельможами, он познакомился с искусством войны. Не будучи гением военного дела и уступая в этом отношении известнейшим гетманам Речи Посполитой того времени, Владислав был известен как весьма умелый военачальник.

Владислав был избран на польский трон через несколько месяцев после смерти отца (8.11.1632). Рассчитывая воспользоваться временной неразберихой при смене в Польше короля, русский царь Михаил Фёдорович решил начать войну против Речи Посполитой и в октябре 1632 направил к Смоленску, который Россия в 1618 уступила Польше по Деулинскому перемирию, армию, осадившую город. Но Владислав смог не только снять осаду Смоленска в сентябре 1633, но и окружить русскую армию и вынудить её сдаться 1.03.1634.

Последовавший благоприятный для Польши Поляновский мир (14.06.1634), в основном, подтвердил границы, существовавшие до войны. Во время этой войны Владислав начал программу модернизации армии Речи Посполитой, делая упор на совершенствование пехоты и артиллерии.

Вслед за началом русско-польской войны Речи Посполитой угрожало нападение турок. Во время войны с Оттоманской империей в 1633-1634 Владислав двинул армию к югу от границ с Россией и вынудил турок договориться о мире на приемлемых для него условиях. Обе стороны вновь договорились об удержании казаков и татар от рейдов за границу и о совместном сюзеренитете (кондоминиуме) над княжествами Молдавия и Валахия.

Король, будучи сам католиком, проявлял достаточную веротерпимость и не поддерживал более агрессивную политику Контрреформации. Хотя Владислав и пытался играть на борьбе религиозных течений, поддерживая то одну, то другую сторону в целях усиления собственной власти, но тем не менее, в целом он был одним из самых толерантных монархов своего времени.

В 1633 Владислав обещал равные права подданным протестантского и православного вероисповедания и вынудил великого канцлера Литвы Альбрыхта Станислава Радзивилла (католика) одобрить этот закон, пригрозив ему в противном случае отдать ключевые посты в Речи Посполитой протестантам. Тогда же он назначил кальвиниста Кшыштофа Радзивилла на высокий пост виленского воеводы, а в 1635 — великим гетманом Литовским.

Однако после мирных переговоров со шведами и подписания 12.09.1635 Штумсдорфского перемирия король, будучи сторонником продолжения войны, счёл себя обманутым польскими магнатами и шляхтой, многие из которых были протестантами и не желали новой войны между Речью Посполитой и протестантской Швецией, и решил искать поддержку в стане католиков, особенно у Габсбургов.

Для укрепления связи с Габсбургами в 1637 Владислав женился на Цицилии-Ренате, сестре императора Священной Римской империи Фердинанда III. Однако оба ребёнка, рождённые в этом браке, умерли ещё детьми, а в 1644 скончалась и супруга короля.

В 1646 Владислав женился вторично — на французской принцессе Марии-Луизе, дочери Карла I Гонзага, герцога де Невер. Но и в этом браке не было наследников. Тем не менее с помощью Франции Владиславу удалось возвратить некоторые польские города, захваченные Швецией.

Владислав умер 20.05.1648 накануне войны украинского народа под руководством Богдана Хмельницкого против польских феодалов. После смерти Владислава трон Речи Посполитой унаследовал его сводный брат Ян II Казимир.

Владислав был знатоком живописи и музыки. Ему в заслугу приписывают само появление оперного искусства в Польше. Сооружённая при нём Колонна Сигизмунда стала одним из символов Варшавы. Король собрал значительную коллекцию итальянской и фламандской живописи эпохи барокко, большая часть которой была утеряна во времена войн после его смерти.

Царствование Владислава оказалось последней стабильной эпохой в истории королевской Польши. В результате борьбы за Украину и вторжения Швеции (т.н. "Шведский потоп" 1655 года) Речь Посполитая оказалась ввергнута в войну и анархию.