Окончил Рязанский сельскохозяйственный институт (1971).
Возглавлял отдел лугов и пастбищ Дединовской опытной станции, в 1979 году защитил кандидатскую диссертацию «Приемы повышения продуктивности пойменных пастбищ и сенокосов в нечерноземном центре». С 1980 года был директором Московской селекционной станции (село Узуново).
В 1985—1991 годах — первый секретарь Серебряно-Прудского райкома КПСС. Избирался депутатом Московского областного Совета народных депутатов.
С 7 сентября 1990 до 14 февраля 1993 года член Политбюро и секретарь ЦК КП РСФСР.
В 1991 году занял пост директора Научно-исследовательского зонального института садоводства Нечернозёмной полосы (НИЗИСНП; 8 декабря 1992 года переименован во Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства, ВСТИСП). Оставил этот пост после избрания в 2003 депутатом Государственной Думы РФ. Его деятельность во главе ВСТИСП содействовала превращению этого института в важнейший научный центр по садоводству федерального значения. Под руководством В. И. Кашина во ВСТИСП создано более 80 новых сортов плодовых и ягодных культур, разработано 18 новых методик, 15 отраслевых стандартов на посадочный материал, получено около 150 авторских свидетельств на изобретения и патентов.
В 1992—1993 годах принимал участие в воссоздании КПРФ.
В 1994 году защитил докторскую диссертацию на тему «Устойчивость садоводства России».
В 1995—1997 года председатель комиссии ЦК КПРФ по аграрным вопросам.
19 февраля 1997 года избран академиком Российской академии сельскохозяйственных наук (РАСХН) по отделению растениеводства. После слияния в 2013 году РАСХН с Российской академией наук (РАН) стал (с 30 сентября 2013 года) академиком последней по отделению сельскохозяйственных наук (секция растениеводства, защиты и биотехнологии растений). Член редколлегии журнала «Садоводство и виноградарство».
С 20 апреля 1997 года по 3 июля 2004 года секретарь ЦК КПРФ. Член Президиума ЦК КПРФ (с 6 марта 2003 года), заместитель Председателя ЦК КПРФ (с 3 июля 2004 года).
7 декабря 2003 года был избран депутатом Государственной Думы ФС РФ четвёртого созыва по списку КПРФ, был членом фракции «КПРФ», заместителем председателя комитета ГД по природным ресурсам и природопользованию. С 2005 года председатель Всероссийского Штаба протестных действий. Заместитель руководителя межфракционного депутатского объединения по аграрно-продовольственной политике. Член Межпарламентской комиссии по сотрудничеству Федерального Собрания Российской Федерации и Парламента Республики Молдова.
В 2005 году подписал «письмо 5000» в Генпрокуратуру РФ.
2 декабря 2007 года был избран депутатом Государственной Думы ФС РФ пятого созыва по списку КПРФ, был членом фракции «КПРФ», заместителем председателя комитета ГД по природным ресурсам, природопользованию и экологии.
4 декабря 2011 года избран депутатом Государственной Думы ФС РФ шестого созыва по списку КПРФ, член фракции «КПРФ», председатель комитета ГД по природным ресурсам, природопользованию и экологии. Председатель комитета по аграрным вопросам Государственной Думы.
Академик Кашин является автором более 150 научных работ.
Женат, есть сын.