Родился 24 октября 1959 г. в Москве в семье Алексея Сергеевича Кара-Мурзы (1914-1988) и Майи Вольдемаровны Бисениекс (род. 1934). Его отец был историком и журналистом.
В 1981 г. Владимир Кара-Мурза окончил исторический факультет Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. В 1982-1992 гг. занимался репетиторством по истории, подрабатывал дворником.
В 1992 г. Владимир Кара-Мурза при содействии однокурсника Олега Добродеева стал редактором еженедельной информационно-аналитической телепрограммы Евгения Киселева "Итоги" на "1-м канале Останкино" (ныне - Первый канал). Занимался подготовкой сюжетов на исторические темы. В 1993 г. вместе с Киселевым и другими журналистами перешел на телеканал НТВ. В 1993-1995 гг. работал корреспондентом службы информации НТВ. В 1995-2001 гг. вел на этом канале авторскую информационно-аналитическую программу "Сегодня в полночь". С 2000 г. был ведущим еженедельной исторической программы "Свидетель века".
В 2001 г., после смены собственника и руководства НТВ, Владимир Кара-Мурза перешел на телеканал ТВ-6. Он стал автором и ведущим информационно-аналитической программы "Грани". После закрытия ТВ-6 в 2002 г. работал на новом телеканале ТВС. Был ведущим возобновленных передач "Свидетель века" и "Грани", а также программ "Место печати" и "Тушите свет".
После отключения ТВС в 2003 г. работал ведущим информационной программы "Сейчас в России" на телеканале RTVI (по 2008 г.). В 2003-2007 гг. также был соведущим передачи "Ну и денек" на радиостанции "Эхо Москвы". В 2009-2019 гг. на "Эхе Москвы" выходила его программа "Грани недели с Владимиром Кара-Мурзой".
В 2005-2018 гг. Владимир Кара-Мурза также работал на радиостанции "Свобода", где вел программу "Грани времени".
С 2014 по 2019 г. был колумнистом газеты "Собеседник".
В 2003 г. Владимир Кара-Мурза работал в Российском государственном гуманитарном университете, был доцентом кафедры журналистики. В том же году являлся доверенным лицом кандидата на пост мэра Москвы Александра Лебедева, в 2018 г. - кандидата на пост президента РФ Григория Явлинского.
В 2004-2005 гг. участвовал в работе оппозиционной организации "Комитет-2008. Свободный выбор".
Являлся членом Академии российского телевидения.
Владимир Кара-Мурза скончался 28 июля 2019 г. в Москве на 60-м году жизни. Похоронен на столичном Даниловском кладбище.
В 1996 г. был отмечен благодарностью президента РФ.
Лауреат премии Союза журналистов России "Золотое перо России" (1996).