У 1954 році закінчив Київський медичний інститут. У 1954—1957 роках навчався в аспірантурі на кафедрі патологічної анатомії і патологічної фізіології цього вишу, учень професора Ростислава Кавецького. За його порадою став займатися проблемами механізмів дії іонізуючого випромінювання. У 1955 році закінчив курси удосконалення кваліфікації з медичної радіології при Центральному інституті удосконалення в Москві.
Після закінчення аспірантури працював молодшим науковим співробітником радіологічної лабораторії Київського науково-дослідного інституту гігієни праці і профзахворювань, а з 1959 року — старшим науковим співробітником лабораторії канцерогенних речовин. У 1960 році захистив кандидатську дисертацію.
У 1961 році перейшов до Інституту експериментальної і клінічної онкології, яким керував Ростислав Кавецький. Очолив групу електронної мікроскопії, яка займалась вивченням тонких механізмів перетворення нормальної клітини в пухлинну.
З листопада 1962 року був на стажуванні в Парижі у засновника школи електронної мікроскопії професора Вільгельма Бернара. Під час перебування у Франції Вадим Пінчук відвідав 9 наукових установ Франції, у яких вивчив нові методи дослідження клітини. З 1963 року — у званні старший науковий співробітник за фахом «патологічна фізіологія». У 1970 році захистив докторську дисертацію.
У 1971 році, коли інститут перейшов з МОЗ УРСР до Академії наук УРСР, лабораторія була перетворена у відділ пухлинної клітини, а сам Вадим Пінчук був призначений заступником директора інституту з наукової роботи. У 1973 році його обрали членом-кореспондентом АН УРСР.
З 1979 року — директор Інституту експериментальної патології, онкології та радіобіології[1].
Основні напрями наукових досліджень: канцерогенез та аналіз віддалених наслідків аварії на ЧАЕС. Ним вивчені закономірності розвитку злоякісних пухлин у післяаварійному періоді в експерименті, показано синергічний ефект постійного впливу малих доз іонізуючої радіації низької інтенсивності та шкідливих факторів зовнішнього середовища.
Автор майже 300 наукових праць, з них 12 монографій. Підготував 6 докторів та 12 кандидатів наук.
Був головним редактором журналу «Экспериментальная онкология» (до 1996 року), членом редколегій журналів «Доповіді НАН України» та «Anticancer Research».