В 2016 году после шестнадцатилетнего перерыва вошёл в состав олимпийской сборной России на Игры в Рио-де-Жанейро. Как и в Сиднее выступал в двух видах стрелковой программы. В стрельбе из пневматического пистолета Владимир Гончаров преодолел квалификацию, но в финальном раунде выступил не слишком удачно, лишь четырежды из десяти выстрелов попав в «десятку» и занял итоговое седьмое место. В стрельбе из малокалиберного пистолета также квалифицировался в финал, где занял шестое место.