Родился 29 марта 1968 г. в Свердловске (ныне - Екатеринбург) в семье Владимира Петровича (род. 1946) и Елены Петровны (род. 1946) Пресняковых. Отец и мать - музыканты, заслуженные артисты РФ.
В 1975 г. родители переехали в Москву, где начали работать в вокально-инструментальном ансамбле (ВИА) "Самоцветы".
В 1980-х гг. обучался в Московском хоровом училище им. А. В. Свешникова (ныне - Академия хорового искусства им. В. С. Попова) и Московском музыкальном училище им. Октябрьской революции (ныне - Московский государственный институт музыки им. А. Г. Шнитке).
С 1980 г. Владимир Пресняков пел в хоре Елоховского собора в Москве.
В начале 1980-х гг. выступал с ВИА "Круиз", исполняя песни "Старая сказка", "Красная книга" и "Кошка".
С 1983 г. выступал в ансамбле Лаймы Вайкуле. Особенностью вокала Владимира Преснякова было владение фальцетом. На одном из концертов на его исполнительские данные обратили внимание члены съемочной группы музыкального телефильма "Выше радуги" (режиссер Георгий Юнгвальд-Хилькевич) и пригласили к сотрудничеству. Для фильма Пресняков записал четыре песни на стихи Леонида Дербенева и музыку Юрия Чернавского: "Кот в мешке", "Фотограф", "Зурбаган" и "Острова". После телевизионной премьеры "Выше радуги" в мае 1986 г. Владимир Пресняков получил широкую известность. В том же году он представил в Москве и Ленинграде (ныне - Санкт-Петербург) сольную программу "Шоу Владимира Преснякова".
В 1987-1994 гг. сотрудничал с Театром песни Аллы Пугачевой.
В 1988 г. создал музыкальную группу "Капитан". Выступал в ее составе на протяжении 1980-1990-х гг.
В 1989 г. принял участие в первом отечественном рок-мюзикле "Улица" на музыку Владимира Преснякова-старшего и стихи Валерия Сауткина. Он был поставлен режиссером Сергеем Лисовским на малой арене спорткомплекса "Лужники". В том же году Владимир Пресняков выпустил дебютный сольный музыкальный альбом "Папа, ты сам был таким". В дальнейшем выпустил более десяти пластинок и дисков. В их числе: "Любовь" (1991), "Замок из дождя" (1994), "Странник" (1996), "Нереальная любовь" (2011) и др.
Среди наиболее известных песен: "Стюардесса по имени Жанна", "Замок из дождя", "Я буду помнить", "Странник", "Недотрога", "Аэропорты" (в дуэте с Леонидом Агутиным) и др.
Песни в исполнении Владимира Преснякова звучат в фильмах "Она с метлой, он в черной шляпе" (1987, режиссер Виталий Макаров), "Остров погибших кораблей" по мотивам одноименного романа Александра Беляева (1988, Евгений Гинзбург и Рауф Мамедов) и др. Играл самого себя в фильмах "Джулия" (1993, Алексей Беркович) и "Восемь с половиной долларов" (1999, Григорий Константинопольский).
Победитель третьего сезона экстремального реалити-шоу "Последний герой" (2003, Первый канал). В 2005 г. принял участие в проекте Первого канала "Большие гонки".
Лауреат музыкальных премий World Music Awards ("Ворлд мьюзик эвордс", 1990) и "Золотой граммофон" (1996, 2006, 2015).
Женат вторым браком. Супруга - певица Наталья Подольская (род. 1982). Имеет сына Артемия (род. 2015). Первой женой была дизайнер Елена Ленская (род. 1971). Также у Владимира Преснякова есть сын Никита (род. 1991). Его матерью является заслуженная артистка РФ, певица Кристина Орбакайте (род. 1971).