Родился в дворянской семье в Киеве. 16 июля 1861 года окончил Московский 2-й кадетский корпус и в чине прапорщика был переведён во 2-ю полевую артиллерийскую бригаду.
В 1867 году окончил юридический факультет Императорского университета Святого Владимира со степенью кандидата законоведения.
В 1869 году окончил Александровскую военно-юридическую академию.
В том же году был назначен преподавателем, а затем профессором академии и училища по кафедрам уголовного и военно-уголовного судопроизводства.
В продолжение своей профессорский службы занимался некоторое время практической судебной деятельностью в звании помощника присяжного поверенного с 1869 по 1872 год; кандидата на военно-служебные должности с 1877 по 1878 год; в должности помощника начальника Александровской военно-юридической академии в 1875 году и товарища главного военного прокурора при главном военном суде с 1882 по 1883 год.
В 1875 году он сдал экзамен на степень магистра уголовного права в Киевском университете.
В 1878 году назначен профессором по кафедре уголовного судопроизводства.
С 1878 по 1893 год был членом Санкт-Петербургского юридического общества и по приглашению общества редактором «Журнала гражданского и уголовного права» , в котором с 1879 по 1893 год публиковал свои статьи.
В 1881 году получил приглашение министра юстиции Каравелова принять на себя составление уголовного кодекса для княжества Болгарского, но за переменою министерства это предложение было отклонено.
С 1883 по 1884 год Владимир Михайлович руководил законодательными работами по пересмотру военного устава.
С 1894 по 1899 год по приглашению министра Н. В. Муравьёва участвовал в высочайше учреждённой комиссии для пересмотра судебных уставов.
В 1899 году был произведён в генерал-лейтенанты и уволен от службы.Владея мызою в Лужском уезде, на досуге занимался сельским хозяйством и принимал участие в местной жизни в качестве председателя приходского попечителя и попечителя земского учителя.
В своей учёной и служебной деятельности Володомиров являлся убеждённым сторонником суда присяжных, принципа неприкосновенности судебных приговоров, уважения к судам, расширения власти судов, предоставления им большего простора при определении наказания и вообще проводил широкие, гуманные взгляды.
В отставке занимался общественной деятельностью, был гласным Санкт-Петербургской думы и принимал живое участие в славянском движении. Умер 5 июля 1910 года в Гатчине, где и был похоронен на Новом кладбище.