Vlassov est né dans le village de Lomakrno (région de Nijni-Novogorod, de nos jours Gorki) en 1900. Il était fils de paysan (le 13e enfant de sa famille). En 1918, il s'engage dans l'Armée Rouge et participe à la guerre civile après un cours séjour au séminaire. Il devient général pendant la révolution bolchévique en Ukraine puis en Crimée. Membre du Parti en 1930, il est détaché en Chine en 1938-1939 comme chef d'Etat-Major du général Tcherepanov, alors conseiller militaire de Tchang Kai Tchek. A son retour, on lui confie le commandement du 4e corps motorisé.

En 1941, il est le plus jeune commandant d'armée soviétique. En juillet 1941, il bloque l'attaque allemande sur Kiev avec sa XXXVIIe armée. En décembre, on lui confie la tâche de protéger Moscou avec, sous ses ordres, la XXe armée. A ce poste, il reprend les villes de Klin et Volokolamsk. Il est décoré par Staline de l'ordre de Lénine et la médaille du drapeau rouge. En 1942, il est envoyé sur le Volchov et se trouve à la tête de la IIe armée soviétique bloquée dans la cité de Leningrad encerclée par les forces de l'Axe.

En mai, un avion vient le chercher mais Vlassov refuse et les Allemands le font prisonnier sous le n° matricule 16901. Le scénario de sa capture varie selon les sources. Pour certains il est retrouvé dans une grange proche de Piatnitsa par le capitaine d'état-major allemand Schwerdtner le 12 ou le 22 juillet 1942 ; pour d'autres il est capturé dans un marais le 12 juin, blessé... Quoiqu'il en soit, il passe alors au service de l'Allemagne. Il recrute parmi les camps de prionniers afin de monter une armée russe qui opérerait aux côtés du IIIe Reich.

En septembre, Vlassov rencontre Hitler et en décembre il créé un Comité de libération russe à Smolensk qui restera sans aucun pouvoir. Avec 7 autres généraux et 60 colonels soviétiques, son état-major est installé à Datendorf, près de Berlin. Vlassov est à ce moment placé en résidence surveillé pour un temps sur pression de certains dirigeants nazis, tels Himmler, Goebbels ou encore Keitel. Staline, de son côté, nie le passé de Vlassov au sein de l'Armée Rouge. Vlassov épouse Heïdi, la veuve d'un major allemand et se rend également en France, où il rencontre le Maréchal Pétain et Laval. Son armée de libération russe (R.O.A: Russkaia Osvoboditelnaïa Armiia) reste toujours faiblement équipée et formée. Sous le nom de R.O.A sont regroupées les forces soviétiques de l'armée allemande, sans devenir un corps militaire propre. Ce R.O.A sera dissous par Hitler suite aux déclarations de Vlassov qui entendait se conduire en allié. Cette dissolution prive l'armée allemande d'une tentaine de divisions potentielles. Les volontaires seront transférés à l'ouest et dans les Balkans.

Ce n'est que le 14 novembre 1944, à Prague, qu'est formé le K.O.N.R, le Comité de libération des peuples de Russie mais cette organisation n'aura aucun impact politique. Seulement en janvier 1945, Hitler confiera à Vlassov le commandement des troupes russes de la Wehrmacht, troupes qui s'élèvent à trois divisions, dont la 600. Panzer-Grenadier-Division qui combat contre l'Armée Rouge sur l'Oder en avril.

En mai, à Prague, certaines de ses unités se mutinent contre les nazis et les soviets afin de confier la ville aux américains. Vlassov est quant à lui fait prisonnier en Tchécoslovaquie par les Américains. Il est livré à l'U.R.S.S le 12 mai 1945, est enfermé à la Loubianka avec 11 compagnons du R.O.A et du K.O.N.R. Il est exécuté par pendaison à Moscou le 02 août 1946 en compagnie des ses bras droits Malychkine, Bouïnitchenko et Troukhine. Ses hommes du R.O.A (100.000 hommes environ) finiront, pour la plupart, leurs jours dans des goulags en Sibérie, au Kazakhstan ou encore dans des régions polaires.