Родился 1 июня 1942 г. в Свердловске (ныне Екатеринбург). С 1947 г. проживал в Подмосковье, с 1949 г. - в Москве.
После окончания школы учился на радиоаппаратурно-строительном факультете Московского высшего технического училища им. Н. Э. Баумана (ныне Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана), но не окончил его и в начале 1960-х гг. поступил на актерский факультет Государственного института театрального искусства им. А. В. Луначарского (ныне Российский институт театрального искусства - ГИТИС). Будучи студентом ГИТИСа, играл в Московском экспериментальном театре-студии пантомимы ("Эктемим"). В 1963-1966 гг. проходил военную службу в Советской армии. После демобилизации окончил ГИТИС, затем принял решение стать режиссером и на протяжении пяти лет поступал во Всесоюзный государственный институт кинематографии (ВГИК; ныне Всероссийский государственный институт кинематографии им. С. А. Герасимова). В 1971 г. с пятой попытки поступил во ВГИК, учился в режиссерской мастерской народного артиста СССР Ефима Дзигана. С отличием окончил вуз в 1976 г.
Работа в кино
В 1963 г. Владимир Грамматиков дебютировал в кино, исполнив эпизодическую роль жителя сказочного города в фильме-сказке Владимира Бычкова "Внимание! В городе волшебник!".
В течение 1966-1970 гг. снялся в фильмах "Я солдат, мама" (1966, режиссер Манос Захариас), "Это было в разведке" (1968, Лев Мирский), "Король-олень" по пьесе Карло Гоцци (1969, Павел Арсенов), "Белорусский вокзал" (1970, Андрей Смирнов) и др.
В 1976 г. Владимир Грамматиков начал работать режиссером на Центральной киностудии детских и юношеских фильмов им. М. Горького. В 1978 г. вышла его дебютная полнометражная картина - музыкальная комедия "Усатый нянь". В дальнейшем Владимир Грамматиков поставил фильмы "Шла собака по роялю" по повести Виктории Токаревой "Неромантичный человек" (1978), "Руки вверх!" по мотивам романа Льва Давыдычева "Руки вверх, или Враг номер один" (1981), "Вера. Надежда. Любовь" (1984), "Мио, мой Мио" (1987, СССР - Норвегия - Швеция), "Сестрички Либерти" (1990), "Осенние соблазны" (1993), "Маленькая принцесса" по мотивам повести Фрэнсис Бернетт (1997), "Привет от Чарли-трубача" (1998) и др., широкоформатный художественный фильм "Звезда и смерть Хоакина Мурьеты" по рок-опере Алексея Рыбникова и Павла Грушко (1982), телесериалы "Сибирочка" по повести Лидии Чарской (2003) и "Горыныч и Виктория" (2005). Последняя режиссерская работа к настоящему времени - киноальманах "Грани любви" (2017, вместе с Валерием Ткачевым).
Фильмы Грамматикова неоднократно отмечались различными премиями и наградами: "Усатый нянь" - призом ЦК ВЛКСМ "Алая гвоздика" (1979), "Шла собака по роялю" - призом "За лучшую комедию" XII Всесоюзного кинофестиваля (1979), "Звезда и смерть Хоакина Мурьеты" - призом жюри XVI Всесоюзного кинофестиваля (1983), "Вера. Надежда. Любовь" - призом жюри XVIII Всесоюзного кинофестиваля (1985), "Мио, мой Мио" - призом жюри Международного кинофестиваля детских фильмов в Амстердаме (1988, Нидерланды).
Владимир Грамматиков совмещает режиссерскую деятельность с актерскими съемками. Он играл в фильмах "Тигры" на льду" (1971, режиссеры Валентин Козачков и Альберт Осипов), "Ни слова о футболе" (1973, Исаак Магитон), "Риск - благородное дело" (1977, Яков Сегель), "Осенний марафон" (1979, Георгий Данелия), "Шестой" (1981, Самвел Гаспаров), "Московские каникулы" (1995, Алла Сурикова), "Страна хороших деточек" (2013, Ольга Каптур), "Сокровища Ермака" (2018, Олег Денисов) и др. В общей сложности он снялся в более чем 50 фильмах и сериалах.
Принимал участие в продюсировании фильмов "Приходи на меня посмотреть" (2000, режиссеры Михаил Агранович и Олег Янковский), "Праздник" (2001, Гарик Сукачев), "Коллекционер" (2001, Юрий Грымов) и др.
Работа на телевидении
В 1996-2004 гг. Владимир Грамматиков был главным режиссером и художественным руководителем детской телепередачи "Улица Сезам" (НТВ).
В 1999 г. - ведущий ток-шоу "Акуна матата" (РТР, ныне "Россия-1").
Административная деятельность
С 1983 по 1995 г. Владимир Грамматиков входил в состав административного совета Международного центра кино для детей и юношества при ЮНЕСКО.
В 1987-1998 гг. являлся вице-президентом студии "Старлайт" (Россия - Швеция - Великобритания - Дания).
В 1990-1995 гг. - художественный руководитель творческого объединения "Контакт" Киностудии им. М. Горького.
В 1998-2001 гг. Владимир Грамматиков являлся генеральным директором Киностудии им. М. Горького.
С 2010 г. - креативный продюсер компании Disney ("Дисней") в России и странах СНГ.
С 2018 г. - президент Международного фестиваля фильмов для детей и юношества "Герой" (Красноярский край).
Преподавательская деятельность
В 1982-1984 гг. и в 1988-1990 гг. Владимир Грамматиков вел режиссерскую мастерскую на Высших курсах сценаристов и режиссеров (Москва).
Профессор Всероссийского государственного института кинематографии им. С. А. Герасимова, руководитель актерской мастерской.
Приглашенный мастер Академии кинематографического и театрального искусства Н. С. Михалкова.
Членство в профессиональных организациях
Владимир Грамматиков входит в состав правления Союза кинематографистов России. Член Российской академии кинематографических искусств, Национальной академии кинематографических искусств и наук России.
Звания, награды
Заслуженный деятель искусств РФ (1995).
Владимир Грамматиков награжден орденом Дружбы (2010). Отмечен Почетной грамотой президента РФ (2019).
Удостоен премии президента РФ в области литературы и искусства за произведения для детей и юношества 2016 г.
Почетный профессор Московского государственного института культуры (2016).