Всеволод Абдулов родился 29 декабря 1942 года в Москве в театральной еврейской семье. Его родители, актёры Осип Наумович Абдулов и Елизавета Моисеевна Метельская (урождённая Шехтман), с раннего возраста прививали сыну любовь к театру.
В 1960 году Абдулов подал документы во все театральные вузы Москвы. Его приняли в ГИТИС и Театральное училище им. Б. Щукина, однако больше всего ему хотелось поступить в Школу-студию МХАТ. Благодаря консультациям и поддержке старшекурсника Владимира Высоцкого, он смог поступить туда.
После окончания учёбы в 1964 году, Абдулов начал работать в Московском театре на Таганке, а затем на сцене Московского Художественного театра. Он выступал вместе с такими актёрами, как Андровская, Яншин, Грибов и Прудкин. Абдулов мастерски читал произведения Пастернака, Ахматовой и Цветаевой. Его записи сохранились в фондах отечественного радио, и на Всесоюзной фирме грамзаписи «Мелодия» выходили диски с радиоспектаклями и стихами в его исполнении. Одной из самых известных работ была запись сказки Льюиса Кэрролла «Алиса в Стране Чудес», где Абдулов исполнил несколько ролей и песен, написанных Владимиром Высоцким.

Как киноактёр, Абдулов известен по многосерийному телевизионному фильму режиссёра Станислава Говорухина «Место встречи изменить нельзя».
Осенью 1977 года Абдулов попал в серьёзную аварию, возвращаясь со съёмок в Баку. Машина перевернулась шесть раз из-за взорвавшегося колеса, и актёр с тяжёлыми травмами попал в больницу. Он провёл 21 день в коме и медленно восстанавливался. Эта авария значительно повлияла на его жизнь и карьеру, ограничив его возможности играть в театре с прежней интенсивностью.
В последние годы жизни у Абдулова возникли проблемы с памятью. Он прекратил сниматься и сосредоточился на работе на радио и озвучивании. Часто находился в больницах.

Всеволод Абдулов скончался 27 июля 2002 года в возрасте 59 лет. Церемония прощания состоялась 30 июля, и он был похоронен на Введенском кладбище в Москве, рядом с родителями.