В 1965 году он окончил Физико-механический факультет Ленинградского политехнического института (ныне - Санкт-Петербургский Государственный технический Университет) по специальности "Металлофизика". С 1965 года работал на кафедре экспериментальной физики СПбГТУ младшим, затем старшим научным сотрудником, затем профессором, а с 1991 года заведовал этой кафедрой.

В.Ф.Мастеров являлся крупным ученым в области физики твердого тела. Его экспериментальные и теоретические работы по электронной структуре многоэлектронных центров в полупроводниках и оптическим и магнитным свойствам полупроводников, легированных переходными и редкоземельными элементами, получили международное признание и стали классическими. Результаты этих работ вошли в монографии и обзоры отечественных и зарубежных авторов.

В.Ф.Мастеров внес большой вклад в развитие физики высокотемпературных сверхпроводников и металлофуллеренов. Им были предложены состояния в сложных металлооксидах меди и фуллеридах, обнаружено явление нерезонансного микроволнового поглощения в сверхпроводниках, получен и исследован металлофуллерен на основе меди с рекордным для этого класса веществ значением температуры сверхпроводящего перехода (120К). Способ его получения запатентован.

Целое поколение студентов-политехников выполнили работы лабораторного практикума в учебной лаборатории, справедливо считавшейся лучшей в стране. И только коллеги Вадима Федоровича знают, что эта лаборатория была создана благодаря его титаническому труду. Благодаря энергии Вадима Федоровича кафедра стала выпускающей, готовящей специалистов в области спектроскопии и физико-химической биологии.