Родился в семье контр‑адмирала Бориса Леонидовича Коренева. Заслуженный артист РСФСР (19.04.1988). Народный артист России (31.08.1998).

Детство его прошло в Измаиле, позже семья переехала в Таллин, где у Владимира проявился интерес к литературе и театру. Окончил Государственной институт театрального искусства (1961, мастерская О. Н. Андровской и Г. Г. Конского).

С 1961 года — актёр Московского академического драматического театра имени К. С. Станиславского. В 60‑е стал знаменит, сыграв Ихтиандра в фильме «Человек‑амфибия». Был профессором, художественным руководителем театрального факультета Института гуманитарного образования (ИГУМО).

Жена – заслуженная артистка России Алла (Алевтина) Константинова (род. 1936). Дочь – актриса театра им. Станиславского Ирина Коренева (род. 1966).