Окончил 7 классов средней школы.

Окончил школу фабрично-заводского ученичества.

С 08 мая 1941г. курсант Омской военной авиационной школы пилотов.

30 июня 1941г. принял военную присягу.

Проходил военную подготовку в составе 8 запасной авиабригады.

01 ноября 1943г. присвоено звание младший лейтенант.

Направлен в 58 Краснознаменный бомбардировочный авиаполк (возможно, прибыл в полк со свои земляком- летчиков Шавкеровым Алексеем Михайловичем).

08 января полк перебазировался с аэродрома Макаров на аэродрома Шум- Ленинградского фронта.

С 15 января приступил к уничтожению Пушкинско-Слуцкой артиллерийской группировки противника.

В феврале полк перебазировался на аэродром Касимово, затем, на Гатчину. Действовал на Нарвском и Псковко-Островском направлениях.

07 февраля молодые летчики производили тренировочные полеты на самолете Пе-2. По итогам летной тренировке в строй введены экипажи младшего лейтенанта Маркелова и младшего лейтенанта Манакова Пантелея Афанасьевича.

09 февраля 9 Пе-2 (ведущий- командир полка майор Аниськин Иван Семенович) под прикрытием 7 истребителей Як-7Б вылетели на бомбардировку железнодорожной станции Луга. При подходе к станции погода резко ухудшилась. Сделали два захода на цель, но обнаружить ее не удалось. На дороге Милютино- Николаево обнаружили колонну до 300 автомашин. 5 экипажей сбросили бомбы, 4 экипажа цель проскочили. Были атакованы парой истребителей Ме-109 (Мессершмитт). Встретив заградительный огонь, истребители зашли в хвост группе и провели две атаки. Следом подошли еще два Ме-109, с которыми завязали бой истребители сопровождения.

Звено заместителя командира эскадрильи капитана Клюева попало в пургу. Его ведомый младший лейтенант Маркелов при выходе из облачности потерялся. Самолет Владимира Иосифовича был подбит немецкими истребителями. Летчик совершил вынужденную посадку на фюзеляж на поляне в районе Пустое Рыдно.

19 марта 9 самолетов Пе-2 (ведущий экипаж: командир эскадрильи капитан Жуков Борис Григорьевич, штурман эскадрильи капитан Волков Михаил Георгиевич) под прикрытием 9 истребителей Як-9 вылетели с 17-15 на бомбардировку аэродрома Тарту. Над целью группа была обстреляна зенитным огнем. На выходе от цели «пешки» были атакованы 6 истребителями, еще 6 завязали бой с «яками».  В воздушном бою были сбиты 3 истребителя противника. Ведомый ведущего звена младший лейтенант Маркелов был подбит зенитным огнем. Из-за течи бензина и масла посадку решил совершить на аэродром Ямки. При заходе на посадку отказа левый мотор, самолет сел с «промазом». Выкатился за полосу и скапотировал. Самолет получил повреждения и требует капитального ремонта. Экипаж невредим.   

21 марта экипаж вернулся в полк.

26 марта 1944г. в 18-04 7 самолетов Пе-2 (ведущий экипаж: Жуков, Волков) вылетели на бомбардировку артиллерийских позиций противника в районе Рейдипиллу. После пролета линии фронта группу атаковала четверка истребителей ФВ-190 (Фокке-Вульф). Ведя воздушный бой, группа отклонилась от основного курса и в 18-39 бомбардировала запасную цель- станцию Ору. При подходе к цели была атакован тремя четверками истребителей ФВ-190. Воздушный бой продолжался до р.Дуга. Один истребитель был сбит стрелком-радистом младшим сержантом Гончар Виталием Андреевичем. 

В воздушном бою были сбиты два экипажа- первый капитана Клюева, второй (самолет №1106): летчик младший лейтенант Маркелов Владимир Иосифович, штурман младший лейтенант Шелемин Валентин Прохорович, стрелок-радист сержант Антохин Сергей Георгиевич. Оба самолета горящими упали в Финский залив в 4-6км. севернее Силамяэ.