Родился 30.4. 1921 в поселке Красный Кут, ныне город Саратовской области в семье рабочего. Русский. Член КПСС с 1942. Окончил 8 классов.

В Советской Армии с 1939. Окончил Сталинградскую военно-авиационную школу пилотов в 1942.

На фронтах Великой Отечественной войны с мая 1942.

Командир эскадрильи 163-го истребительного авиационного полка (229-я истребительная авиационная дивизия, 4-я воздушная армия, 2-й Белорусский фронт) старший лейтенант Харламов к ноябрю 1944 совершил 574 боевых вылета. В 85 воздушных боях сбил лично 4 и в группе 2 самолета противника.

Звание Героя Советского Союза присвоено 23.02.45.

В 1955 окончил Военно-воздушную академию, в 1961 — Военнную академию Генштаба. Генерал-полковник авиации Харламов — заместитель председателя ЦК ДОСААФ по авиации.

Награжден орденами Ленина, Октябрьской Революции, 5 орденами Красного Знамени, орденами Александра Невского, Отечественной войны 1 и 2 степени, 2 орденами Красной Звезды, медалями.

Заслуженный военный летчик СССР.