Si dedica fin da giovane alla pittura formandosi tra Italia, Svizzera e Francia. Dopo il suo rientro in Piemonte, diventa consulente del Comune di Torino e dal 1863 fa parte della commissione incaricata di selezionare le opere per le collezioni del Museo Civico. Le sue attività sono molteplici: pittore, antiquario, consigliere comunale e membro di numerose istituzioni culturali. Nel 1872 acquista il castello di Issogne (Aosta) che restaura e riarreda con l’aiuto di Alfredo d’Andrade e Giuseppe Giacosa: a partire da quest’esperienza collabora, dal 1882, alla costruzione del Borgo medievale di Torino e con Emanuele Tapparelli d’Azeglio al restauro di Casa Cavassa a Saluzzo. Nel 1890 succede a Tapparelli d’Azeglio alla direzione del Museo Civico: alla sua morte, nel 1910, la sua collezione personale perviene al Museo.

La GAM Galleria Civica d’Arte Moderna e Contemporanea di Torino ha dedicato a Vittorio Avondo, nell'occasione del centenario della sua morte, una piccola esposizione di disegni, quarto allestimento della Wunderkammer (24 ottobre 2010 - 30 gennaio 2011). La mostra, curata da Virginia Bertone e Pierangelo Cavanna, presenta alcuni schizzi e disegni della campagna romana, dove lui compì numerosi viaggi, in parallelo a fotografie degli stessi soggetti.