בטלוב נולד בולדימיר למשפחת שחקני תיאטרון. לאחר שהוריו התגרשו כשהיה בן חמש, הוא התחנך במשפחת האב החורג ויקטור ארדוב. חלק מקרובי המשפחה נעצרו והוצאו להורג במהלך הטיהורים הגדולים. כיוון שאמו הייתה שחקנית ואביו החורג היה סופר, כבר מילדותו הכיר בטלוב סופרים, שחקנים ומשוררים מוסקבאים. לבטלוב הילד היה ברור שיהיה בבגרותו שחקן תיאטרון. כבר ב-1944, כאשר משפחתו נמלטה ממוסקבה לאזור טטרסטן, החל בטלוב לעבוד כעובד במה ואף השתתף בצילומי סרט קולנוע. לאחר סיום מלחמת העולם השנייה חזרה המשפחה למוסקבה. ב-1950 הוא סיים את לימודיו בבית הספר למשחק ליד התיאטרון האמנותי של מוסקבה. בשנים 1951-1953 גויס בטלוב לצבא ועשה את שרותו הצבאי בתיאטרון צבאי במוסקבה. בשנים 1953-1956 הוא שיחק בתיאטרון האמנותי. במקביל, החל משנת 1954, הוא התחיל לשחק בקולנוע באולפנים בלנינגרד. ב-1957 הוא עבר להתגורר ללנינגרד והיה שחקן קבוע ובמאי באולפני לנפילם. הוא עבד באולפני לנפילם עד לשנת 1975 כאשר חזר למוסקבה.
בשנות ה-60 החל בטלוב לביים סרטים אך הם לא זכו להצלחה גדולה. לאחר בימוי של שלושה סרטים הוא חזר למשחק. במהלך שנות ה-70 הוא המשיך לשחק בסרטים רבים לרבות כוכב האושר שובה הלב. ב-1980 הוא שיחק בתפקיד ראשי בסרט "מוסקבה אינה מאמינה בדמעות" וזכה בפופולריות מחודשת, אך לא ניצל את הצלחתו ומעט לשחק בסרטים נוספים.
