Родился в семье австрийского поэта и переводчика, политэмигранта Бориса Львовича Брайнина, лит. псевдоним Sepp Österreicher, 1905—1996 (из венской семьи Brainin (нем.), давшей многих известных деятелей культуры и науки), и детского врача Аси Ильиничны Брайниной, урожд. Пассек, 1919-2005 (согласно семейному преданию, род восходит к В. В. Пассеку, 1772-1831, сосланному в Тобольск по ложному доносу).
В. Б. Брайнин получил математическое (спец. мат. школа, золотая медаль, призёр мат. олимпиад), лингвистическое (ин.-яз. пединститута, не закончил), композиторское (муз. училище, класс композиции, с отличием) и музыкально-педагогическое (пед. университет, с отличием) образование. Был исключён из Нижнетагильского педагогического института за правозащитную деятельность в 1970. До 1970 руководил литературной студией Нижнетагильского городского и районного домов пионеров и школьников , участвовал в деятельности литературной студии при Нижнетагильской городской библиотеке в качестве одного из руководителей . Во время учёбы в Свердловске был членом городского лит. объединения, организовал поэтический клуб им. Пабло Неруды при Уральской консерватории , исполнялся как композитор на городских площадках и по Всесоюзному радио на радиостанции «Юность». После переезда в Москву исполнялся в том числе в Большом театре (струнный квартет № 2 на концерте молодых композиторов в Бетховенском зале, исполнен солистами оркестра Большого театра). Брал уроки оркестровки у Л. В. Фейгина . Сочинял вокальную, камерную и симфоническую музыку, музыку для театра.
Член Московского клуба «Поэзия» («метареалист второго призыва», по определению Ю.Арабова). Первая публикация (ленинградский журнал «Костёр», 1966, № 9) состоялась при поддержке тогдашнего редактора отдела Л.Лосева и Л.Мочалова. Следующая публикация состоялась через 14 лет («Московский комсомолец») и сопровождалась отзывом А.Тарковского, длительное общение с которым оказало на Брайнина заметное влияние. Третья публикация состоялась ещё через 10 лет (« Дружба народов»). С 1990 публиковался в журналах «Знамя», «Новый мир», « Арион», « Огонёк», «Грани», «22», «Партизан Ревью» (на англ.) и др., в антологиях «Строфы века» (сост. Е.Евтушенко) и «Строфы века-2» (сост. Е.Витковский). Регулярные выступления с эссеистикой на Радио «Свобода» и Би-би-си (1991—2000).
Автор музыкально-педагогической системы "Развитие музыкального интеллекта у детей" , базирующейся на идеях семиотики , теории информации , структурной лингвистики , детской психологии ( Ж.Пиаже , Л.Выготский ), а также на идеях, инспирированных практическими методами развития музыкального слуха и музыкального мышления: «абсолютное» сольфеджио , релятивная сольмизация Сары Энн Гловер (англ.)русск. , Джона Кёрвена (англ.) русск. , Агнес Хундеггер (нем.) русск. , Золтана Кодая , Карла Орфа , Рихарда Мюнниха (нем.) русск. , эстонского хормейстера Хейно Кальюсте (эст.) русск. , болгарская « Столбица (болг.) русск. » Бориса Тричкова (болг.) русск. , ритмическая сольмизация « Гален (англ.) русск. — Пари (англ.) русск. — Шеве (англ.) русск. » , Эдвина Гордона (англ.) русск. . Основной целью системы Брайнина является развитие опережающего (прогнозирующего) музыкального восприятия у потенциального слушателя серьёзной музыки и/или профессионального музыканта . Он также является известным детским фортепьянным педагогом. Среди учеников Брайнина лауреаты национальных и международных конкурсов .
Автор концепции эволюции музыкальной звуковысотной системы и происхождения микрохроматики .
Автор концепции взаимнооднозначного соответствия цветов спектра и ступеней модальных ладов (см. Цветной слух ) .
Автор культурологической концепции « Новая классика » .
Научные работы и эссеистика опубликованы в Австрии, Германии, Италии, Малайзии, Нидерландах, России, Украине, Франции, ЮАР .
Архив В. Б. Брайнина хранится в Бременском университете .
С 1974 до 1990 преподавал по своему методу в Тираспольском музыкальном училище и в Московской средней специальной музыкальной школе им. Гнесиных.
Приглашённый профессор Венской Высшей школы музыки и исполнительского искусства (1992), Высшей школы музыки «Моцартеум» в Зальцбурге (1993), во Флоренции/Фьезоле (1992—1995), Колумбийского технолого-педагогического университета (исп.) русск. (2005), Университета Сассари (итал.) русск. (2012) , (2012) и др.
Инициатор, организатор, координатор жюри международного конкурса музыкантов-исполнителей Classica Nova™ (музыка XX века, первый конкурс посвящён памяти Шостаковича , Ганновер 1997, признан Книгой рекордов Гиннеса в качестве крупнейшего музыкального конкурса).
C 2004 г. — президент РОСИСМЕ ( Российской общенациональной секции ИСМЕ , и. о. Российского национального музыкального совета) (ISME — International Society for Music Education — Международное общество музыкального образования при Музыкальном совете ЮНЕСКО ) . Брайнин дважды (2006, 2008) номинировался в Совет директоров ИСМЕ . Способствовал восстановлению традиции, прерванной распадом СССР , когда прекратила своё существование Советская секция ИСМЕ , основанная Д. Б. Кабалевским .
Вице-президент Ганноверского Толстовского фонда .
Руководитель научно-методической лаборатории «Новые технологии музыкального и муз.-пед. образования» Московского педагогического гос. университета .
Артистический директор международной сети музыкальных школ в ФРГ, Украине, России ( Ганновер , Франкфурт-на-Майне , Хальтерн-ам-Зее , Бакнанг , Биккенбах , Киев, Москва, Нижний Тагил) .