Родился 25 февраля 1953 г. в г. Николаевске-на-Амуре Хабаровского края в семье прокурора города. В 1959 г. вместе с родителями переехал на Кубань, где его отец стал заместителем прокурора Курганинского района Краснодарского края.
В 1978 г. окончил Харьковский юридический институт (Украинская ССР, ныне Национальный юридический университет им. Ярослава Мудрого, Украина).
Доктор юридических наук. В 2002 г. в Московской государственной юридической академии (ныне университет) им. О. Е. Кутафина защитил кандидатскую диссертацию по теме "Международно-правовые проблемы борьбы с терроризмом". В 2003 г. защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора юридических наук.
В 1968-1972 гг. - токарь-инструментальщик Кореновского сахарного завода (Краснодарский край).
В 1972-1974 гг. проходил срочную воинскую службу в Вооруженных силах СССР.
С 1978 по 1983 г. работал стажером, помощником, старшим помощником прокурора Кореновского района Краснодарского края.
В 1983 г. был заместителем прокурора Динского района, с 1983 по 1985 г. - прокурором Гулькевичского района Краснодарского края.
В 1985-1992 гг. - прокурор Хостинского района г. Сочи (Краснодарский край).
В 1992-1994 гг. - прокурор г. Сочи.
С 1994 по 1997 г. - первый заместитель прокурора Краснодарского края - прокурор г. Сочи.
15 октября 1997 г. постановлением Совета Федерации РФ утвержден заместителем генерального прокурора РФ Юрия Скуратова. Одновременно с июня 1998 г. по апрель 1999 г. возглавлял главное управление Генпрокуратуры РФ по надзору за исполнением законов о федеральной безопасности и межнациональных отношениях на Северном Кавказе, главой Координационного совета правоохранительных органов субъектов Северо-Кавказского региона.
С 29 июля 1999 г. исполнял обязанности генерального прокурора РФ.
С 17 мая 2000 г. по 2 июня 2006 г. занимал должность генерального прокурора РФ (повторно назначался 23 июня 2005 г.). Сменил на этом посту Юрия Скуратова, отстраненного от должности указом президента РФ Бориса Ельцина (полномочия Скуратова были окончательно прекращены Советом Федерации 19 апреля 2000 г.).
На посту генерального прокурора РФ Владимир Устинов руководил расследованием уголовных дел о терактах в Москве и Волгодонске Ростовской обл. (дело возбуждено в 1999 г.), гибели подводной лодки "Курск" (2000), о контрабанде мебели в торговых центрах "Гранд" и "Три кита" (2000), о захвате заложников в Театральном центре на Дубровке в Москве (2002) и др. В 2001 г. возглавлял группу государственных обвинителей в процессе над чеченским террористом Салманом Радуевым. В 2003 г. под руководством Устинова Генпрокуратура инициировала судебный процесс в отношении президента нефтяной компании "Юкос" Михаила Ходорковского. В 2005 г. Генпрокуратура добилась экстрадиции из Швейцарии бывшего министра РФ по атомной энергии Евгения Адамова, подозреваемого в России в мошенничестве и превышении должностных полномочий.
Владимир Устинов покинул пост генпрокурора досрочно по собственному желанию.
С 27 мая 2000 г. по н. в. - член Совета безопасности РФ.
С 23 июня 2006 г. по 12 мая 2008 г. – министр юстиции РФ в правительствах Михаила Фрадкова и Виктора Зубкова. Прежний глава Минюста России Юрия Чайка был назначен генеральным прокурором РФ.
С 14 мая 2008 г. - полномочный представитель президента РФ в Южном федеральном округе (ЮФО). Сменил этом посту Григория Рапоту. Был переназначен полпредом президента в ЮФО 25 мая 2012 г., 28 июля 2016 г. (в связи с присоединением к ЮФО Крымского федерального округа) и 26 июня 2018 г. Срок государственной службы Владимиру Устинову продлен до 25 февраля 2024 г.
Член Совета при президенте РФ по стратегическому развитию и национальным проектам (с июля 2018 г.). Входил в Совет при президенте РФ по стратегическому развитию и приоритетным проектам (2016-2018).
Возглавлял Координационный совет генеральных прокуроров государств – участников СНГ (2000-2006).
Действительный государственный советник юстиции (2000).
Действительный государственный советник РФ I класса (2008).
Герой РФ (2001).
Награжден орденами "За заслуги перед Отечеством" III степени (1999), Мужества (2002, 2005), Почета (2010). Отмечен Почетной грамотой правительства РФ (2008).
Заслуженный юрист РФ (1997).
Автор книг "Обвиняется терроризм" (2002), "Правда о "Курске" (2004) и др.