Родился 1 января 1923 года в деревни Карповка ныне Бакалинского района (Башкирия) в семье крестьянина. Русский. В 1936 году окончил начальную школу, работал в колхозе. В Красной Армии с марта 1942 г.
На фронте в Великую Отечественную войну с июля 1942года. Наводчик ПТР 3-го отделения роты армейского батальона 190-го армейского запасного стрелкового полка (7-я гвардейская армия, 2-й Украинский фронт) гвардеец рядовой В. Варфоломеев за период с 10 по 20.01.44 совершил в составе разведкой группы несколько рейдов в тыл врага в районе населенного пункта Тарасовка (Кировоградская область). Уничтожил несколько гитлеровцев. В 29.02.1944 году награжден Орденов Славы III степени. В начале июня 1944 году гвардеец рядовой Варфоломеев с группой разведчиков одним из первых ворвался в расположение врага в районе г. Пашкани (Румыния), уничтожил огненную точку вместе с расчетом. Был ранен, но остался в строю. В 29 июля 1944 году награжден Орденом Славы 2 степени.
С 3 ноября 1944 года командир взвода разведчиков того же полка старший сержант Варфоломеев со своей группой пересек линию фронта в районе г. Сольнок (Венгрия). С боем был захвачен населенный пункт Ясладань. Разведчики удерживали его до подхода основных сил, пленили свыше 10 пехотинцев. 24.03.1945 награжден Орденом Славы 1 степени.
После войны продолжал службу в армии. В 1947 году старший сержант Варфоломеев демобилизован. Жил и работал слесарем – контролером в г. Нижнекамск. Умер в 1988 г.
