Родился 16 марта 1927 года в Москве в семье рабочего. Русский. В 1943 году окончил семь классов в средней школе № 235 города Москвы. В 1945 году окончил 10 классов в 1-й московской спецшколе ВВС.
С сентября 1945 года - в Советской Армии, поступил в Борисоглебское военного авиационное училище летчиков (ВАУЛ), прослушал там курс теоретической подготовки и в июле 1946 года был переведен в Батайское ВАУЛ. В декабре 1949 года окончил Батайское ВАУЛ им.А.К.Серова.
С 31 декабря 1949 года служил летчиком, а с 28 ноября 1951 года - старшим летчиком 382-го истребительного авиационного полка 42-й истребительной авиационной дивизии ВВС Северо-Кавказского военного округа (аэродром Ханкала, город Грозный). С 27 октября 1952 по август 1954 года служил старшим летчиком 486-го истребительного авиационного полка 279-й истребительной авиационной дивизии 57-й воздушной армии. В 1959 году с отличием окончил Военно-воздушную инженерную академию имени Н.Е. Жуковского. С 3 сентября 1959 года до зачисления в отряд космонавтов служил помощником ведущего инженера, испытателем 3-го отделения 5-го отдела ГКНИИ ВВС в посёлке Чкаловский.
7 марта 1960 года приказом Главкома ВВС № 267 зачислен на должность слушателя-космонавта ЦПК ВВС. С марта 1960 по апрель 1961 года прошел общекосмическую подготовку и 3 апреля 1961 года успешно сдал выпускные экзамены. 4 апреля 1961 года был зачислен на должность космонавта ЦПК ВВС. В июне 1962 года заменил отстраненного от подготовки Г. Нелюбова и до августа проходил подготовку в качестве дублера пилота корабля «Восток-4». В августе 1962 года во время полёта космических кораблей «Восток-3» и «Восток-4» был дублёром пилота корабля "Восток-4. С сентября 1962 года проходил подготовку к групповому полету в качестве дублера пилота корабля «Восток-5». В мае 1963 года был отстранен от подготовки по состоянию здоровья. С июня по сентябрь 1964 года проходил подготовку в качестве командира экипажа КК «Восход» в составе группы космонавтов. 9 октября 1964 года решением Госкомиссии назначен командиром основного экипажа корабля «Восход».
12-13 октября 1964 года совместно с К.П. Феоктистовым и Б.Б. Егоровым совершил первый групповой орбитальный полёт на многоместном космическом корабле «Восход». Продолжительность полета составила 1 сутки 00 часов 17 минут 03 секунды.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 19 октября 1964 года за мужество и героизм, проявленные в космическом полёте, инженеру-полковнику Комарову Владимиру Михайловичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" (№ 11226).
С сентября 1965 по март 1967 года проходил подготовку в качестве командира активного корабля «Союз-1» по программе «Стыковка». 30 марта 1967 года сдал комплексные экзамены по подготовке к полёту.
23-24 апреля 1967 года совершил второй космический полёт на КК «Союз-1». В течение полёта В.М. Комаров полностью выполнил намеченную программу отработки систем нового корабля, провёл запланированные научные эксперименты. Программой полета планировалась стыковка КК «Союз-1» с КК «Союз-2» и переход из корабля в корабль через открытый космос, но из-за нераскрытия одной из панелей солнечных батарей на «Союз-1» запуск «Союз-2» был отменен. КК «Союз-1» совершил досрочную посадку, но на конечном этапе спуска корабля на Землю отказала парашютная система и спускаемый аппарат разбился восточнее города Орск (село Карабутак Адамовского района ) Оренбургской области. Лётчик-космонавт Владимир Комаров погиб... Продолжительность полёта составила 1 сутки 02 часа 48 минут.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 апреля 1967 года за героизм, мужество и отвагу, проявленные при осуществлении полёта, инженер-полковник Комаров Владимир Михайлович награждён второй медалью «Золотая Звезда» посмертно.
Жил на станции Чкаловская (ныне посёлок Чкаловский в черте города Щёлково) Московской области, с 1966 года - в Звёздном городке (Щёлковский район). Его прах захоронен в Москве на Красной площади в Кремлёвской стене.
Лётчик-космонавт СССР (1964), военный лётчик 1-го класса (12.10.1964), космонавт 3-го класса (15.10.1964).
Инженер-полковник (12.10.1964). Награждён орденом Ленина (19.10.1964), орденом Красной Звезды (17.06.1961), медалью "За боевые заслуги" (1956), медалью "За освоение целинных земель" (1964), 5-ю юбилейными медалями. Герой труда Демократической Республики Вьетнам (1964).
Награждён золотой медалью имени К.Э. Циолковского АН СССР, золотой медалью «Космос» и медалью де Лаво (FAI). Международный комитет по аэронавтике и космическим полётам наградил космонавта Комарова В.М. орденом «Розы ветров» с бриллиантами.
Бронзовый бюст дважды Героя Советского Союза В.М. Комарова установлен на родине Героя в Москве. Имя В.М. Комарова присвоено населённым пунктам, кратеру на обратной стороне Луны, малой планете (1836 Komarov), площади в Москве (на территории Северного АО), Ейскому высшему военно-морскому авиационному училищу лётчиков, научно-исследовательскому судну, школе, Байконурскому центру развития творчества детей. На месте гибели Героя, у посёлка Карабутак Адамовского района Оренбургской области установлен обелиск. В городе Щёлково имя Комарова носит улица, на которой открыт памятник Герою и установлена мемориальная доска. Бюст Героя установлен в Международном детском центре "Артек" (Республика Крым, Украина).
Почётный гражданин городов Калуга, Грозный, французского города Нант. Международная авиационная федерация (ФАИ) учредила Почётный диплом имени В.М.Комарова.
