Polytechnicien et ingénieur des mines, Vincent Laflèche a débuté sa carrière en 1987 à la Direction régionale de l'industrie, de la recherche et de l'environnement (DRIRE) de Haute-Normandie. Il rejoint en 1990 la Direction de la prévention des pollutions et des risques (DPPR) du ministère de l'Environnement au poste de sous-directeur chimie, pétrole et risques technologiques.
De 1993 à 1998, il s'installe en Italie où il créé et dirige la filiale italienne de la société de conseil et d'ingénierie Ecobilan, puis il rejoint la société d'assurance-crédit Euler-Hermès en tant que secrétaire général. En 2007, Vincent Laflèche est nommé directeur général de l'institut national de l'environnement industriel et des risques (Ineris) avant d'être appelé en 2013 à la tête du BRGM.