Родился 15.07.1353 в "сорочины" смерти своего отца, Андрея Иоанновича. Внук великого князя Московского Иоанна Даниловича Калиты. В крещении — Афанасий.
После кончины старшего брата Ивана в 1358 он получил Серпуховский удел, а после смерти в 1359 дяди Иоанна II — ещё и треть от Московских доходов.
Уже в 9-летнем возрасте Владимир был с войском во время похода против Дмитрия Константиновича Суздальского. В 1364 Владимир подписал со своим двоюродным братом великим князем Димитрием Иоанновичем договор, который свято соблюдал, всё время оставаясь верным союзником Димитрия. Димитрий Иоаннович дал Владимиру Лужу и Боровск, после чего тот стал писаться Серпуховско-Боровским князем.
В 1368 литовцы начали враждебные набеги на Русь. Страдало от них и пограничное Серпуховское княжество. В 1368 серпуховцы прогнали литовцев из Ржева, а затем серпуховский полк в составе московской рати бился с литовцами на Тростне. Владимир в это время сидел с братом в Москве в осаде. В 1370 между Москвой и Литвой был заключён "вечный мир", скреплённый браком Владимира с Еленой Ольгердовной.
1372 и начало 1373 Владимир провёл в Новгороде, оберегая город от Твери, Литвы и немцев, а летом пришёл на Оку к Димитрию, где тот ждал нападения татар.
В 1374 Владимир построил в Серпухове дубовую крепость и этот год считается датой основания города. Чтобы повысить статус Серпухова, Владимир решил основать неподалёку монастырь. Для этого он пригласил старца Сергия Радонежского. Придя в Серпухов, Сергий выбрал место для Высоцкого монастыря, первая церковь которого была освящена уже в 1380.
В 1376 Владимир участвовал в усмирении Михаила Александровича Тверского и безуспешно осаждал Ржев. В 1379 вместе с Андреем Ольгердовичем и Дмитрием Михайловичем Боброк-Волынским он ходил в литовскую землю, взяв Трубчевск, Стародуб и многие другие волости.
В Куликовской битве (8.09.1380) Владимир вместе с воеводой Боброк-Волынским командовал засадным полком, вмешательство которого решило исход битвы в пользу русских. За мужество, проявленное в бою, Владимир получил прозвища "Храбрый" и "Донской". Два года спустя Владимир вновь отличился, разбив один из отрядов Тохтамыша, разорявшего московскую землю. Удивлённый известием о поражении, татарский хан решил, что русским князьям удалось объединиться, и поспешил уйти от Москвы.
В 1388 случилась одна из немногих размолвок Владимира Андреевича с Димитрием Донским. Владимир не хотел признавать нового порядка престолонаследия, по которому великий стол переходил от отца к сыну, а не от брата к брату. Великий князь похватал серпуховских бояр и рассадил их по тюрьмам. Но в том же году родичи заключили мир, по которому Владимир признал Дмитрия "отцом", а его сыновей — "старшими братьями".
На следующий год Димитрий Донской скончался, и у Владимира Андреевича произошла размолвка с его сыном Василием Димитриевичем (Василий I). Но очень скоро они помирились. Владимир Андреевич получил Волок Ламский и Ржев, а затем обменял их на Городец и Углич с селом Золоторусским, Козельск, Гоголь, Алексин и Лисин.
В 1408 перед нашествием Едигея великий князь Василий I бежал в Кострому, оставив Москву на Владимира Андреевича, подготовившего город к осаде. Едигей пожёг посады, три недели простоял под стенами Кремля, но на штурм не решился и, взяв откуп, удалился.
Это был последний подвиг Владимира Храброго во славу Москвы. В 4.05.1410 он скончался и был погребён в Архангельском соборе московского Кремля.
После его смерти осталось 5 сыновей: Иоанн (1381-1422), Симеон (ум.1426), Ярослав (1388-1426), Андрей (ум.1426) и Василий (1394-1427), между которыми Владимир разделил свои владения. Все его сыновья, кроме старшего, умерли во время моровой язвы, свирепствовавшей в 1426-1427.