Владимир Бурмейстер родился 2 (15) июля 1904 года в Витебске (ныне — Беларусь) в семье землемера, по маме был двоюродным внуком композитора П. И. Чайковского.
В 1920 году поступил в хореографическую школу им. М. Лермонтова в Москве.
В 1925—1929 годах учился в Центральном техникуме театрального искусства (ЦЕТЕТИС, ныне Российский университет театрального искусства — ГИТИС) (Москва) у педагогов Е. И. Долинской, В. И. Шелепиной, В. Г. Семёнова. Одновременно работал в Театре миниатюр (1927), исполняя на эстраде характерные танцы народов мира, выступал в спектаклях студии «Драмбалет» под руководством Н. С. Греминой (1927—1930).
С 1930 года — солист, с 1932 года — балетмейстер Московского художественного балета под руководством В. В. Кригер (в 1939 году вошёл в состав Музыкального театра им. В. Немировича-Данченко, с 1941 — Московский музыкальный театр имени К. С. Станиславского и Вл. И. Немировича-Данченко).
В 1941—1960 и с 1963 года — главный балетмейстер Московского музыкального театра им. К. С. Станиславского и Вл. И. Немировича-Данченко.Ставил балеты в театрах Лондона, Парижа и других городов.Бурмейстер поставил танцы в спектакле «Учитель танцев» в Центральном театре Красной армии, который стал визитной карточкой Владимира Зельдина.Владимир Павлович Бурмейстер умер 5 марта 1971 года в Москве. Похоронен на Введенском кладбище.СемьяЖена — А. Э. Крупенина, балерина