После окончания Балашовского училища Владимир Васильевич Коваленок начинал службу в качестве помощника командира корабля, затем командира АН-12 военно-транспортного авиационного полка авиационной дивизии ВТА Военно-воздушных Сил.

В мае 1967 г. приказом Главкома ВВС В. В. Коваленок был зачислен в отряд ЦПК в качестве слушателя-космонавта. После двухгодичного общекосмического курса обучения занимался специальной подготовкой к работе на различных космических объектах.

Первый полет в космос В. В. Коваленок совершил в октябре 1977 г., будучи командиром КК «Союз-25» вместе с В. В. Рюминым.

Второй полет на ДОС «Салют-6» (15.06 — 2.11 1978 г.) В. В. Коваленок осуществил в качестве командира 2-й основной экспедиции совместно с А. С. Иванченковым. Стартовали на КК «Союз-29», посадка была произведена на КК «Союз-31». Продолжительность полета составила 139 суток 14 часов 47 минут 32 секунды. 29 июля 1978 г. для испытания скафандра и системы шлюзования Владимир Васильевич совершил выход в открытый космос, где проработал 2 часа 20 минут.

В 1981 г. по итогам экзаменов, а также из-за необходимости отправки на ДОС опытного космонавта, Госкомиссия приняла решение назначить В. В. Коваленка командиром основного экипажа 5-й экспедиции совместно с В. П. Савиных. Это был третий полет В. В. Коваленка в космос.

Экспедиция под командованием В. В. Коваленка проработала на станции «Салют-6» с 12 марта по 26 мая 1981 г. За это время программа полета была выполнена полностью. Продолжительность полета в общей сложности составила 74 суток 17 часов 37 минут 23 секунды.

Учитывая большой опыт полетов и научно-исследовательской деятельности, в 1982 г. Владимир Васильевич назначается на должность заместителя начальника управления ЦПК по подготовке космонавтов.

После окончания академии Генштаба и защиты диссертации В. В. Коваленок проходил службу заместителем командующего 37-й ВА Верховного Главнокомандующего (стратегического назначения). Дальнейшая военная служба Владимира Васильевича связана с учебными заведениями. В марте 1988 г. генерал-майор авиации В. В. Коваленок был назначен заместителем начальника кафедры стратегии академии Генерального штаба, а с июля 1992 г. он возглавил ВВИА.

За годы его руководства академией в 1994 г. был образован Научно-методический центр академии, в 1995 г. сформирован факультет базовой подготовки, создано несколько новых кафедр.

После увольнения из Вооруженных Сил Владимир Васильевич трудится проректором Российского государственного социального университета.

В. В. Коваленок — автор более 150 печатных работ и 7 монографий, в том числе более 60 научных публикаций по космосу и военному делу.

Награжден 3 орденами Ленина, орденом «За службу Родине в Вооруженных Силах СССР» 3 степени, орденом «За заслуги перед Отечеством» 3 степени, 8 юбилейными медалями, а также высшими наградами Монголии, Германии и Польши.

На родине героя установлен памятный бронзовый бюст.