Pocházel z rodiny, která se amatérsky věnovala hudbě. Jeho otec byl lékař, zpíval ve sboru v Počátkách, matka hrála na klavír. Po otcově smrti se rodina přestěhovala do Jindřichova Hradce, kde vystudoval gymnázium. Novák tady poprvé vystupoval na veřejnosti jako klavírista a skládal první písně a drobné skladby pro klavír. V roce 1889 začal studovat na univerzitě v Praze (studia práva) a současně na konzervatoři, kterou absolvoval roku 1893 orchestrální ouverturou Korzár (1892) jako jeden z prvních žáků Antonína Dvořáka. Klavír zde studoval u Josefa Jiránka. V té době se mu podařilo přesvědčit matku, aby mu dovolila vzdát se studií práv a plně se věnovat hudbě. Johannes Brahms představil jeho díla berlínskému vydavateli Simrockovi a tak byl Novák alespoň na čas finančně zajištěn. O prázdninách roku 1896 poznal při návštěvě Moravy, Slovácka, Lašska, Valašska a později i Slovenska lidový folklór v jeho domácím prostředí a to se stalo východiskem k jeho tvorbě v dalších letech. Důkladně studoval české a moravské sbírky lidových písní (Erben, Sušil, Bartoš) a pátrá po základech národního hudebního projevu. Navázal na moravskou melodičnost i modální cítění a včleňuje do své tvorby ozvuky erotiky a přírody, jimiž se přibližuje impresionismu. Ve věku 40 let se oženil se svou žačkou Marií Práškovou, která mu poskytla dokonalé rodinné zázemí. Jejich syn Jaroslav Novák se stal malířem. V prvním desetiletí 20. století se Novák stal vůdčím představitelem české hudby a svůj vliv zaměřil i na mladou generaci. Vyučoval pozdější významné české a slovenské hudební skladatele na Pražské Konzervatoři v mistrovské třídě (1909-19) i na mistrovské škole (1919-39) a později i soukromě. Mezi jeho žáky patřil Ladislav Vycpálek, Jaroslav Křička, Jaroslav Novotný, Boleslav Vomáčka, Václav Štěpán, bratři Jeremiášové, K. B. Jirák, Alois Hába nebo Ilja Hurník. Byl třikrát zvolen rektorem konzervatoře, dostalo se mu nejvyšších oficiálních uznání, byl předsedou hudebního odboru České akademie věd a umění.

Jeho díla slavila úspěchy jak v domácím prostředí, tak v zahraničí, první provedení bývala vždy velkou společenskou událostí. Tvorbou byl silně spjat s Brnem, kde jeho díla prováděl s Besedou Brněnskou jeho přítel, sbormistr Rudolf Reissig. Novák procestoval téměř celou Evropu, Rusko nevyjímaje a jeho výjimečné postavení v české kulturní společnosti utvrzovala i jeho znalost cizích jazyků - hovořil německy, anglicky, francouzsky, španělsky a rusky, měl široké znalosti literatury, filosofie a výtvarného umění. Během německé okupace Československa prokázal Novák výrazné národní cítění a osobní odvahu. Většinu času strávil ve Skutči, kde také napsal memoáry „Vítězslav Novák o sobě a jiných\". Zemřel náhle ve Skutči 18. července 1949. Vedle L. Janáčka, J. Jindřicha a K. Weisse patřil ke skladatelům, jejichž tvorba byla nejvíce ovlivěna studiem dožívající lidové hudební tradice, a to především z oblasti Slovácka. K vrcholům jeho tvorby patří klavírní, komorní a orchestrální díla z prvního desetiletí 20. století.