Родился 16 октября 1913 г. в Белгороде (Курская губерния Российской империи, ныне город является административным центром Белгородской обл. РФ). Отец Владимира погиб на фронте Первой мировой войны.
В 1930 г. Владимир Барковский окончил в Белгороде школу-семилетку. В том же году переехал к матери в пос. Баньки (с 1932 г. - рабочий поселок Красногорск, ныне город в Московской обл.). Работал слесарем на заводе "Стандарт-бетон" (ныне машиностроительный завод "Бецема"). Вступил в комсомол, был членом бюро и заместителем секретаря заводской комсомольской ячейки.
В 1934 г. стал выпускником вечернего рабфака им. Якова Свердлова.
В 1934-1939 гг. проходил обучение в Московском станкоинструментальном институте (ныне Московский государственный технологический университет "Станкин"). Одновременно занимался планеризмом в столичном аэроклубе.
В 1939 г., еще до окончания института, был мобилизован в органы Наркомата внутренних дел (НКВД) СССР. В 1940 г. окончил Школу особого назначения НКВД, работал в аппарате научно-технической разведки.
В 1940 г. Владимир Барковский получил направление на резидентурную работу в Лондон по линии научно-технической разведки. Официально числился атташе по вопросам культуры посольства СССР в Великобритании, затем сотрудником консульского отдела посольства СССР в Великобритании. Действуя под оперативным псевдонимом "Дэн", завербовал ценного агента из числа британских ученых, которые были задействованы в атомных разработках у себя на родине, а затем были направлены в США. Владимир Барковский принимал деятельное участие в операции советской разведки "Энормоз" по агентурному сбору сведений об американской программе исследований ядерного оружия (проект "Манхэттен"). Полученная информация сыграла значительную роль в создании советского атомного проекта.
В 1946 г. Барковский вернулся в СССР, где работал на руководящих должностях в Управлении научно-технической разведки. Из состава НКВД оно было переведено в Наркомат государственной безопасности, в том же 1946 г. реорганизованный в министерство.
В 1948-1950 гг. Владимир Барковский находился в командировке в США, был помощником резидента по научно-технической разведке. Резидентура в Нью-Йорке действовала под прикрытием советского представительства при ООН.
С 1950 г. преподавал в Высшей разведывательной школе (в дальнейшем Институт Комитета государственной безопасности СССР, ныне Академия внешней разведки им. Ю. В. Андропова).
В 1956-1959 гг. был заместителем резидента, в 1959-1962 гг. возглавлял советскую резидентуру в Нью-Йорке.
В 1960-х гг. работал в т. ч. в Западной Европе. Сведения о его деятельности в те годы остаются засекреченными.
В 1970-х гг. занимал пост профессора кафедры спецдисциплин Института КГБ.
В 1984 г. Владимир Барковский в звании полковника госбезопасности вышел в отставку по возрасту.
Указом президента РФ Бориса Ельцина от 15 июня 1996 г. Владимир Барковский в числе группы других "атомных разведчиков" был удостоен звания Героя Российской Федерации "за успешное выполнение специальных заданий по обеспечению государственной безопасности в условиях, сопряженных с риском для жизни, проявленные при этом мужество и героизм".
В 1990-2000-х гг. был членом авторского коллектива издания "Очерки истории российской внешней разведки" в шести томах.
Являлся почетным профессором Академии внешней разведки РФ.
Владимир Барковский скончался 21 июля 2003 г. в Москве на 90-м году жизни. Похоронен на Троекуровском кладбище.
Был награжден орденами Красного Знамени, Отечественной войны II степени, тремя орденами Трудового Красного Знамени, орденами Красной Звезды, "Знак Почета", медалями.
Был отмечен нагрудными знаками "Почетный сотрудник госбезопасности" и "За службу в разведке".
Имел ученую степень кандидата исторических наук. Автор более 50 научных публикаций по специальной тематике.
Бюст Владимира Барковского в 2005 г. был установлен в Парке Победы Белгорода. В Красногорске на доме №9 по ул. Красная Горка, где разведчик жил в 1930-1940-х гг., размещена мемориальная доска.
Участию Владимира Барковского в операции "Энормоз" посвящен двухсерийный телефильм "Похищение бомбы" (2012, режиссер Владимир Нахабцев - младший). Роль резидента в нем исполнил актер Евгений Стычкин.