Під час Великої вітчизняної війни Радянського Союзу 1941—1945 кораблі ескадри під командуванням контр-адмірала Владимирського взаємодіяли з військами Приморської армії при обороні Одеси і Севастополя. Адмірал Владимирський керував діями кораблів загону висадки в Керченсько-Феодосійській десантній операції 1941—1942. Від травня 1943 року — командувач Чорноморським флотом, з травня 1944 року  — ескадрою Балтійського флоту.