Старостенко В.І. народився 13 квітня 1935 року в м.Києві. В 1958 р. закінчив Київський державний університет ім. Т.Г.Шевченка, геологічний факультет і отримав спеціальність "Геофізичні методи розшуків та розвідки родовищ корисних копалин".
В 1958-1959 році працював в Комплексній геофізичній експедиції тресту «Укргеофізрозвідка». З 1959 року по 1961 рік в Київський геолого-геофізичній розвідочній конторі тресту «Укргеофізрозвідка».
Старостенко В.І. закінчив аспірантуру при Інституті геофізики АН УРСР в 1964 р. В 1966 році — здобув науковий ступінь кандидата технічних наук, захистивши дисертацію на тему "Визначення потенціалу тяжіння та його похідних за вимірюваними елементами гравітаційного поля із врахуванням використання електронних обчислювальних машин"; 1977 — здобув науковий ступінь доктора фізико-математичних наук, захистивши дисертацію на тему "Питання теорії та методики інтерпретації гравіметричних спостережень стійкими чисельними методами"; 1985 — член-кореспондент НАН України; 1990 — академік НАН України;
1958–1961 — інженер Київської геофізичної експедиції тресту "Укргеофізрозвідка"; з 1961 по тепер. час Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН.
З грудня 1991 року по тепер. час – директор Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України.
Десять років (1978-1988) був заступником академіка-секретаря Відділення наук про Землю, з 1988 по 2004 рік академік-секретар Відділення наук про Землю і член Президії НАН України.
Керівництво аспірантами, які захистили дисертації на здобуття наукового ступеня канд. фіз.-мат. наук: - 14 осіб,
канд. геол.-мін. наук: - 16 осіб.
Керівництво аспірантами: - 23 особи
Керівництво здобувачами: - 7 осіб
Керівництво здобувачами, які захистили дисертації на здобуття наукового ступеня доктора наук: 3 особи
Нагороди:
1973 р. - Золотою медаллю ВДНХ СРСР «За автоматизированную систему обработки и интерпретации гравитационных и магнитных данных» (совместно с работниками Министерства геологии УССР)
Наукові праці присвячено теорії та методиці інтерпретації потенціальних полів, створенню автоматизованих систем обробки геофізичної інформації, вивченню глибинної будови земної кори та верхньої мантії. Отримав нові дані про структуру фундаменту Дніпровсько-Донецької западини, підошви залізорудних родовищ Кривого Рогу, верхньої мантії північної частини Атлантичного та Індійського океанів, Чорного моря