В 1990 году с отличием закончила Ленинградский педиатрический медицинский институт. С 1990 -1992 г.г. обучалась в клинической ординатуре в ЛПМИ на кафедре детских болезней №3 под руководством д.м.н.проф. И.М. Воронцова. С 1992 -1995 обучалась в очной аспирантуре в СПбГПМА под руководством д.м.н., проф. И.М. Воронцова и д.м.н., проф. Е.И. Шварца. В 1997 г. защитила кандидатскую диссертацию по теме: «Липиды крови и ДНК-полиморфизмы аполипопротеиновых генов у детей и подростков в оценке предрасположенности к развитию атеросклероза».
С 1995 — 2000 гг. ассистент кафедры детских болезней №3 (зав. каф. проф. И.М. Воронцов) и с 1998 — 2001 г. старший научный сотрудник лаборатории молекулярной кардиологии Института сердечно-сосудистых заболеваний СПбГМУ им. И.П. Павлова (зав. проф. Е.И. Шварц).
С 2000 — 2012 гг. организатор и научный руководитель лаборатории молекулярной диагностики с расширенной группой молекулярной кардиологии НИЦа СПбГПМА. В 2005 году защитила докторскую диссертацию на тему «Клинико-генетический анализ предрасположенности к развитию атеросклероза у детей и подростков» по специальностям педиатрия и генетика (медицинские науки). Одним из основных направлений научно-исследовательской работы являлось продолжение исследований в области молекулярной кардиологии, начатое Е. И. Шварцем. Кроме того, проводились исследования в области молекулярной эндокринологии, нефрологии, ревматологии, офтальмологии, аллергологии совместно с научными коллективами Федеральных и городских учреждений городских и страны. На базе лаборатории выполнены диссертационные исследования в различных областях молекулярной медицины. Защищено 22 кандидатских и 6 докторских диссертаций, опубликовано более 400 печатных работ в соавторстве с различными научными коллективами города и страны.
С 2005 года ведет активную практическую и педагогическую деятельность, направленную на совершенствование подготовки в области медицинской генетики и молекулярной медицины врачей различных специальностей, главным образом педиатров. Практическую деятельность врача педиатра-генетика вела на базе КДЦ СПбГПМА. Явилась инициатором и одним из организаторов стационара «Одного дня» для детей с редкими наследственными заболеваниями».
С 2006-2009 — профессор кафедры педиатрии СПбГПМА. С 2009-2011 год профессор курса семейной медицины на кафедре госпитальной терапии в СПбГМА им. И.И. Мечникова.
С 2012 года по настоящее время является профессором кафедры педиатрии с детской кардиологией Северо-Западного Государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова, где основным направлением ее деятельности является раздел педиатрии, направленный на диагностику лечение, профилактику наследственных заболеваний.
С 2012 года и по настоящее время является ведущим научным сотрудником института детской ортопедии им. Г.И. Турнера и руководителем генетической лаборатории.
Ларионова В.И. активно сотрудничает с различными медицинскими профессиональными сообществами страны, Европы. Является членом правления РО Российского общества медицинских генетиков, руководителем Северо-Западного отделения Межрегионального общества персонализированной медицины, является директором направления по редким и наследственным заболеваниям в EPMA от России, членом Президиума НП «Национальный Совет экспертов по редким болезням», Научный консультант «Академии Молекулярной Медицины». В ноябре 2016 года под руководством В.И. Ларионовой организована «Ассоциация специалистов в области молекулярной медицины им. Е.И. Шварца».
Входит в редакционную коллегию Научно-практического медицинского журнала «Фармакогенетика и фармакогеномика».
В 2010 г., 2012 г., 2015 г. в качестве Председателя программного комитета выступила одним из основных организаторов I, II, III Российских конгрессов с международным участием «Молекулярные основы клинической медицины. Возможное и реальное». Основной задачей I конгресса являлся обзор достижений молекулярной медицины в Российской Федерации и за рубежом и создание информосферы для плодотворного внедрения этих достижений в клиническую медицину в стране. II междисциплинарный конгресс «Молекулярные основы клинической медицины – возможное и реальное» был призван обозначить и обсудить проблемы развития трансляционной медицины и результатов ее внедрения в нашей стране и в других странах мира. В работе конгресса участвовали ведущие ученые из нашей страны и из 35 стран Европы, Северной Америки, Южной Америки и Австралии. Научная программа была нацелена на освещение достижений наиболее значимых фундаментальных исследований в рамках концепции персонализированной медицины. III Российский конгресс с международным участием «Молекулярные основы клинической медицины – возможное и реальное» посвящен 75-летию со дня рождения профессора Евгения Иосифовича Шварца. Задачами III конгресса является обзор «ландшафта» молекулярной медицины в регионах Российской Федерации и анализ проблем внедрения молекулярных технологий в различные области клинической медицины. В рамках конгрессов были организованы многочисленные школы для практических врачей всех специальностей, направленные на повышение квалификации специалистов в области диагностики и лечения наследственных заболеваний и молекулярной медицины. В качестве председателя программного комитета была одним из ключевых организаторов I Международный Форума «Молекулярная медицина — новая модель здравоохранения XXI века: технологии, экономика, образование», проведенного в 2013 году на базе Санкт-Петербургский государственный университет экономики и финансов. В октябре 2016 г. выступила в качестве организатора научной программы II Международный Форума «Молекулярная медицина — новая модель здравоохранения XXI века: фундаментальные и прикладные аспекты, экономика и подготовка кадров», который проходил в Пекине.
В настоящее время основным направлением научной деятельности являются исследования в области метаболических и молекулярных основ наследственных заболеваний, а также молекулярных основ предрасположенности к мультифакторным заболеваниям и фармакогенетики.