Народився 28 лютого 1943 року в с. Велика Яблунівка Смілянського району Черкаської області в робітничій родині. Батько – Хильченко Федосій Юхимович (1907–1971), мати – Хильченко Марфа Зінов’ївна (1909–1982).
Після завершення навчання у Великояблунівській середній школі в 1959 р. вступив до Чернівецького культурно-освітнього училища (пізніше училище культури), яке закінчив із відзнакою за спеціальністю «Хормейстер-керівник самодіяльного хорового колективу» у 1961 році. Вищу освіту здобув у Харківському державному інституті культури (нині – Харківська державна академія культури, ХДАК) на факультеті культурно-освітньої роботи за спеціальністю «Керівник оркестру народних інструментів» (1961–1962, 1965–1968).
Після навчання був направлений до Мелітопольського училища культури, де викладав спецдисципліни (1968–1980). У 1972 р. вступив на заочне відділення аспірантури Київського інституту культури за спеціальністю «Культурно-освітня робота».
У 1980–1982 рр. працював завідуючим відділом культурно-масової роботи в Харківському обласному міжспілковому Будинку народної творчості. У 1982 році був прийнятий (за конкурсом) на роботу в Харківський обком профспілки працівників автомобільного, тракторного і сільськогосподарського машинобудування на посаду завідуючого відділом культурно-масової і житлово-побутової роботи.
У 1994 р. В. Ф. Хильченка як досвідченого практика і науковця запросили на посаду заступника начальника управління культури Харківської обласної державної адміністрації. Протягом 2004–2016 рр. працював на посаді директора-розпорядника Харківського державного цирку. З 2016 р. працює бібліотекарем ХДНБ ім. В. Г. Короленка.
Працюючи все життя в сфері культури (стаж понад 60 років) В. Ф. Хильченко займався питаннями роботи закладів культури і мистецтв, розробляв сценарії та плани культурно-мистецьких заходів, приділяв увагу проведенню семінарів, конкурсів, засідань робочих груп, зустрічей з працівниками Будинків культури, клубів і бібліотек. Він – автор сценарію ювілейних заходів з нагоди 125-річчя від дня заснування ХДНБ ім. В. Г. Короленка. За розподілом обов’язків в управлінні культури відповідав за роботу закладів мистецтв: філармонії, театрів, навчальних закладів, художнього та історичного музеїв, кінотеатрів, а також за їх кадри. За його участю активізувалася робота зі збереження кіномережі області, земельних ділянок, на яких містилися заклади культури і мистецтв; підтримки зв’язків з місцевими і центральними адміністративними органами, вирішувалися правові питання, у т. ч. оренди та права власності.
За організаторську діяльність та високий професіоналізм удостоєний почесного звання «Заслужений працівник культури України» (2008). Нагороджений Почесними грамотами Міністерства культури України, ЦК Профспілки працівників культури України, Харківської облдержадміністрації, Харківського обкому профспілки та інших установ, має численні відзнаки і подяки.