Durante o reinado do seu pai, o czar Alexandre II, Vladimir tornou-se general-adjunto, senador em 1868 e membro do Conselho de Estado em 1872. O seu irmão, Alexandre III, também promoveu a sua carreiro. Tornou-se membro do conselho de ministros, comandante do corpo da Guarda Imperial e governador militar de São Petersburgo. Tentou exercer alguma influência no seu sobrinho, o czar Nicolau II, mas teve de se contentar com a liderança de uma corte rival juntamente com a sua esposa, a grã-duquesa Maria Pavlovna, no seu palácio em São Petersburgo. Os acontecimentos do Domingo Sangrento de 1905, que sucederam quando Vladimir ocupava o cargo de governador militar de São Petersburgo, prejudicaram a sua reputação. Durante os seus últimos anos de vida, a zanga entre a sua família e a do czar Nicolau II aprofundou-se. Morreu depois de sofrer uma apoplexia em 1909. A sua bisneta, a grã-duquesa Maria Vladimirovna, é uma das atuais pretendentes à liderança da família Romanov.