С 1997 по 2005 год работал в компании ООО «ЛУКОЙЛ – Западная Сибирь». С 2009 по 2010 год возглавлял филиал ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз». С 2010 года — заместитель губернатора, первый заместитель губернатора Ямало-Ненецкого автономного округа.

С 2001 по 2002 годон был Начальником цеха подготовки и перекачки нефти, НГДУ «Дружбанефть», ТПП «Когалым – нефтегаз», после чего занял пост заместителя главного инженера по подготовке  и перекачке нефти – Начальника отдела подготовки нефти, НГДУ «Повхнефть», ТПП «Когалым – нефтегаз».

В течение трех лет –с 2002 по 2005 год– Владимир Владимиров последовательно занимал посты заместителя Начальника отдела подготовки нефти и заместителя главного инженера по подготовке нефти – Начальника отдела ТПП «Когалымнефтегаз.

В 2005 годуон вступил в должность Директора по маркетингу и стратегии ООО «Геойлбент». Вскоре он занял пост Генерального директора этого ООО.

В 2007 годуВладимир Владимиров возглавил технический Департамент ОАО «Верхнечонскнефтегаз». Вскоре он стал заместителем Генерального директора – главным инженером.

На протяжении нескольких месяцев2009 годаон возглавлял ТПДН «Муравленковскнефть», ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз», затем занял пост гендиректора филиала «Муравленковскнефть», ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз».

В апреле 2010 годаего назначили заместителем Губернатора Ямало-ненецкого автономного округа, а в июне того же года – Первым замом Губернатора.

В июле 2010 годаон вошел в состав наблюдательного совета ОАО «Корпорация «Урал промышленный — Урал Полярный».

14 сентября 2014 годаВладимир Владимиров вновь набрал больше половины голосов избирателей на выборах губернатора края.

Владимир Владимирович Владимиров является секретарем регионального политсовета партии «Единая Россия». На этот пост его избралив мае 2011 года.

В сентябре 2013 годауказом президента Владимир Владимиров назначен врио губернатора Ставропольского края.

27 сентября 2014годаВладимир Владимиров стал губернатором Ставропольского края.