Родился 10 ноября 1943 года в г. Кашин Тверской области, окончил математико-механический факультет Ленинградского государственного университета. С первых дней открытия при ЛГУ в 1963 году школы-интерната №45 работает в ней преподавателем математики (будучи ещё студентом) и выполняет там впоследствии необходимую экспериментальную работу по подготовке кандидатской диссертации (аспирант Д. К. Фадеева, члена – корреспондента РАН) на соискание звания кандидата педагогических наук, которую защитил в 1970 году.
Докторскую диссертацию (теория и методика обучения: 13.00.02) «Методические основы дифференцированного обучения математике в средней школе» защитил в 1990 году.
По приглашению А.Н. Колмогорова в 1969 году переезжает в Москву для работы в ФМШ №18 при МГУ . С 1983 г. Гусев В.А. работает в МГПИ им. В.И. Ленина (ныне МПГУ), на кафедре методики преподавания математики, которую взглавлял с 1992 по 2014 годы. Является автором более 250 научных публикаций и более 50 книг: по математике, методике математики и психологии. Некоторые из последних книг по психологии: «Психолого–педагогические основы обучения математике», «Психология математического образования».