Родился в 1533. Сын Андрея Иоанновича Старицкого и Ефросиньи Андреевны Хованской. Внук великого князя Московского Иоанна III Васильевича.

Владимир был ещё совсем младенцем, когда вместе с родителями он был арестован и посажен в тюрьму за крамолу его отца. Но многие бояре и митрополит ходатайствовали перед великим князем Иоанном IV Васильевичем, приходившимся ему двоюродным братом, и в 1540 Владимира с матерью Ефросиньей освободили из темницы. Поначалу они жили на отцовском подворье, а зимой 1541 их пригласили к великому князю, вернули Старицкий удел и дали бояр, но не прежних.

Владимир поначалу жил в согласии с Иоанном IV и в 1552 вместе с ним ходил на Казань. Но в следующем году великий князь тяжело заболел, и все бояре стали присягать его сыну, младенцу Димитрию. Владимир Старицкий был в числе тех, кто, несмотря на увещевания бояр, отказывался целовать крест и сделал это лишь под угрозой применения силы.

Тем временем Иоанн Грозный выздоровел, но его отношение к двоюродному брату сменилось на подозрительное. В 1563 старицкий дьяк Савлук Иванович донёс царю о крамоле со стороны Владимира Андреевича. Иоанн Грозный вызвал брата с матерью к себе и объявил им об их преступлениях. Княгиню Ефросинью постригли в монахини, а у Владимира заменили всех слуг и бояр.

В 1566 Иоанн Грозный отобрал у Владимира Старицу, Верею и Алексин, включив их в опричнину, и дал взамен Дмитров, Звенигород и Боровск.

В 1569 Иоанну Грозному донесли, что Владимир Андреевич со многими московскими боярами хотят погубить царя, царский трон отдать Владимиру Старицкому, а Новгород и Псков — полякам. Грозный вызвал брата в Александровскую слободу, где его в декабре 1569 умертвили (по одной из версий Владимир со своей второй супругой Евдокией Романовной Одоевской под угрозой мученической смерти добровольно приняли яд). Вместе с ним были убиты его малолетние сыновья от второго брака, Юрий (1563-1569) и Иван (1569-1569).

От первого брака с Евдокией Александровной Нагой остался сын Василий (1552-1573), единственный близкий родственник мужского пола Иоанна Грозного, оставшийся в живых в 1569, когда была убита почти вся семья Владимира Андреевича Старицкого.

Дочь Мария (ок.1560-1597/1617) от второго брака 12.04.1573 была выдана Иоанном Грозным за голштинского герцога Магнуса, младшего брата короля Дании Фредерика II. Иоанн Грозный пытался с помощью этого брака создать в Ливонии буферное государство во главе с Магнусом, в качестве вассала царя. После смерти Магнуса в 1583 Мария была игрушкой в борьбе различных политических сил в борьбе за престол.