Petit-fils du célèbre Jean-Paul Belmondo, incontournable tête d'affiche de nombreux classiques indémodables du cinéma français, Victor Belmondo se passionne depuis tout petit pour le cinéma. Il étudie ainsi le théâtre, le scénario, puis travaille en tant que régisseur et assistant (notamment sur le documentaire Belmondo par Belmondo). En 2015, il trouve son premier rôle dans La Vie très privée de Monsieur Sim, comédie dramatique et émouvante emmenée par un Jean-Pierre Bacri déprimé. Victor Belmondo poursuit avec le court métrage Coeurs sourds dans lequel il est l'un des cinq adolescents sauvages et tendres combattant leur solitude dans un monde déserté par les adultes.

Le jeune comédien revient au long métrage avec All Inclusive, où il campe un petit rôle et côtoie une certaine Thaïs Alessandrin, qu'il retrouve dans la foulée pour Mon Bébé. Dans cette comédie mise en scène par Lisa Azuelos (mère de Thaïs et réalistrice de LOL) qui traite des relations mère-fille, Victor Belmondo incarne Théo, le fils mature de Sandrine Kiberlain qui soutient sa mère perdue face au départ de sa fille. Un rôle important qui accentue sa notoriété. La réalisatrice explique à son sujet : "Entre lui et Thaïs, ça a accroché en mode « frère et soeur qui se vannent » dès les cinq premières minutes du casting. C’est drôle, car ma mère Marie Lafôret avait tourné trois films avec son grand père."

Victor Belmondo tourne ensuite Versus, un thriller à l'esthétique sombre porté par de jeunes acteurs comme Jules Pelissier, Lola Le Lann, Karidja Touré ou encore Jérémie Duvall. Il donne également la réplique à Gérard Darmon dans Vous êtes jeunes vous êtes beaux, un étrange drame dont l'histoire se centre sur des combats de boxe clandestins entre vieillards...

En 2020, il décroche son premier 1er rôle au cinéma dans le feel-good movie de Christophe Barratier, Envole-Moi. Tourné en pleine pandémie de Covid-19, le tournage a dû être interrompu pour reprendre quelques mois plus tard. Le jeune acteur y incarne Thomas, fils d'un médecin, incarné à l'écran par Gérard Lanvin, qui se retrouve obligé de s'occuper d'un adolescent malade (Yoann Eloundou). Le film fait partie de la sélection officielle de l'édition 2021 du Festival du Film de Comédie de l'Alpe d'Huez.