ვარლამ სიმონიშვილი დაიბადა 1884 წელს სოფელ შემოქმედში (ოზურგეთის რაიონი), მეტად ღარიბი გლეხების, ოქროპირ სიმონიშვილისა და სოფიო ნინიძის, ოჯახში. 14 წლის ასაკში მომღერალ-მგალობელ ანტონ დუმბაძის მიებარა და ოთხი წლის განმავლობაში მასთან სწავლობდა. 1900 წელს გაიცნო სამუელ ჩავლეიშვილი და მის გუნდში მღეროდა. 1902 წლიდან ფილიმონ ქორიძესთან ერთად გალობის მასწავლებლად მუშაობდა ოზურგეთის სასულიერო სასწავლებელში, პარალელურად ასწავლიდა შემოქმედის, გონებისკარის და უჩხუბის სამრევლო სკოლებში. სწორედ ფილიმონის დახმარებით შეისწავლა მან მუსიკალური ანბანი. ვარლამ სიმონიშვილმა პირველი გუნდი 15 კაცის შემადგენლობით 1903 წელს ჩამოაყალიბა. გუნდი ხშირად მართავდა კონცერტებს ოზურგეთის თეატრში. 1906 წელს კი მან შექმნა გურულ-აჭარული ხალხური სიმღერის გუნდი, სადაც გურულებთან ერთად შვიდი ქობულეთელი შეიყვანა.1908 წელს ვარლამ სიმონიშვილის გუნდმა მონაწილეობა მიიღო სხვიტორში გამართულ აკაკის იუბილეზე. აკაკის მოთხოვნით გუნდი მეორე დღესვე ჩაწერეს. გუნდმა შეასრულა „შვიდკაცა“, „ხასანბეგურა“, „ნადური“, „შავი შაშვი ჩიოდა“. 1909 წელს სამუელ ჩავლეიშვილის პატარა ჯგუფთან ერთად ქუთაისში ფირფიტაზე ჩაიწერა 15-მდე სიმღერა. 1913 წელს გუნდმა მონაწილეობა მიიღო თბილისში გამართულ ვაჟა-ფშაველას იუბილეზე, 1917 წლის 31 მაისს კი თბილისის სახაზინო თეატრში გამართულ კონცერტში. 1920 წელს გუნდმა ბათუმში გამართა გორის მიწისძვრისგან დაზარალებულთა მხარდასაჭერი კონცერტი.
ვარლამ სიმონიშვილი 1917-1920 წლებში ჩოხატაურის ახალგაზრდებს ასწავლიდა გურულ სიმღერებს, 1920-1921 წლებში კი პედაგოგად მუშაობდა სამტრედიაში. 1921 წელს დაინიშნა გურიის სამაზრო რევოლუციური გუნდების ხელმძღვანელად. 1923-1933 წლებში ასწავლიდა შემოქმედის შვიდკლასიან სკოლაში.
არტემ ერქომაიშვილთან და დიმიტრი პატარავასთან ერთად ვარლამ სიმონიშვილმა ჩაწერა საგალობელთა კრებული „11 მარგალიტი“. 1927 წელს მისი გუნდი გამოვიდა სამუელ ჩავლეიშვილის იუბილეზე, იმავე წელს მონაწილეობა მიიღო ქუთაისში ჩატარებულ ხალხური შემოქმედების ოლიმპიადაზე. 1934 წელს მისი ხელმძღვანელობით ჩამოყალიბდა სახელმწიფო ეთნოგრაფიული ანსამბლი. ანსამბლის რეპერტუარი მოიცავდა 105 სიმღერას, ჰყავდა მოცეკვავეთა ჯგუფი და ჩონგურსა და ჭიანურზე დამკვრელები. მისმა გუნდმა 1934 წელს გამართულ ამიერკავკასიის ხალხთა ხელოვნების ოლიმპიადაზე მიიღო პირველი ხარისხის ჯილდო. ამ კონცერტზე სიმონიშვილმა პირველად შეასრულა სიმღერა „ბურთის გამარჯვება“. 1935 წელს წითელარმიელთა გუნდთან ერთად მოსკოვში საბჭოების მე-7 ყრილობის მიმდინარეობის დროს ერთი თვის განმავლობაში 10 კონცერტი ჩაატარა. 1937-1938 წლებში წარმატებით გამოვიდა თბილისში გამართულ ხალხური შემოქმედების ოლიმპიადაზე.
გარდა გუნდების ხელმძღვანელობისა, სიმონიშვილი საკუთარ ნაწარმოებებსაც წერდა: „გაზაფხული“, „დათვების ლხინი“, „სოფლად მოდის შემოდგომა“, „ბაღია ჩვენი ქვეყანა“, „საქართველოს მზე ეწვია“, „ძველი ხელხვავი“, „ადილა“; ჩავლეიშვილთან ერთად, საჩონგურო სიმღერები „დილა“, „ახლა ვხედავ, საყვარელო“, „საქართველოს მზე ეწვი“.
დიდი როლი შეასრულა გურული ხალხური სიმღერების განვითარებაში, შექმნა ამა თუ იმ სიმღერის ცალკეულ ხმათა ვარიანტები. სხვადასხვა დროს მისი მოსწავლეები იყვნენ ლოტბარები: ესე ჭანიშვილი, დომენტი ქარჩავა, მარგალიტა სადრაძე, შერმადინ ჭკუასელი, ვარლამ ვაშალომიძე, ილარიონ სიხარულიძე, მიხეილ შავიშვილი, აპოლონ ჩავლეიშვილი. 1946 წელს მიენიჭა საქართველოს სსრ-ს ხელოვნების დამსახურებული მოღვაწის წოდება.
ვარლამ სიმონიშვილი გარდაიცვალა 1950 წელს. დაკრძალულია შემოქმედის მონასტრის ეზოში. 1984 წელს შემოქმედის უბან ფატარში გაიხსნა მისი სახლ-მუზეუმი.