Согласно разным редакциям ПВЛ, с 1034 или с 1036 г. и до конца жизни Владимир Ярославич занимал новгородский стол в качестве наместника своего отца. В управлении княжеством ему помогали воевода Вышата и епископ Лука Жидята, впоследствии канонизированный, один из первых русских писателей. Известно, что Владимир был книжным человеком. В списках XV—XVI веков сохранилась Книга пророчеств, переписанная для него новгородским священником Упырем Лихим в 1047 году.
В 1042 году Владимир во главе новгородского войска совершил поход на финское племя ямь (хяме, или, по-другому, тавастов). Русские войска одержали победу, однако в целом поход нельзя назвать успешным. «Пошел Владимир, сын Ярослава, на ямь, — рассказывает автор «Повести временных лет», — и победил их; и пали кони у воинов Владимировых, так что с еще дышащих коней сдирали кожу — таков был мор в конях».
В следующем, 1043 году Владимир, по повелению отца, совершил свой наиболее известный поход — на Царьград (Константинополь). Причины русско-византийской войны остаются не выясненными, а ход ее восстанавливается по показаниям как русских летописей, так и иностранных источников — греческих (Михаил Пселл, Иоанн Скилица, Михаил Атталиат) и восточных (Ибн ал-Асир, Бар-Гебрей и др.)
В конце апреля — начале мая 1043 года многотысячное русское войско на ладьях двинулось к столице Византийской империи. Во главе его стоял Владимир; «воеводство» же Ярослав поручил Вышате; кроме того, в числе воевод упоминается Иван Творимирич. В состав войска входили также скандинавские наемники. В устье Дуная флотилия остановилась. По свидетельству новгородско-софийских летописей, между наемниками-скандинавами и киевским войском возникли разногласия относительно дальнейшего продолжения войны: киевляне («русь») предлагали остановиться, а «варяги» (скандинавы) требовали немедленно идти к Царьграду. Возможно, здесь, на Дунае, русские вступили в переговоры с правящим императором Константином IX Мономахом. Но так или иначе, а Владимир принял решение продолжать поход.
Только в июле русские ладьи подступили к Константинополю. Однако в первом же морском сражении у мыса Фарос русские потерпели поражение от византийского флота, причем решающую роль сыграл т. н. «жидкий огонь» — смертоносное оружие греков на основе нефти и других компонентов. Начавшаяся буря довершила разгром русского флота. «И бысть буря велика, и разбило корабли Руси, и княжеский корабль разбило ветром, — свидетельствует летописец. — И взял князя в корабль Иван Творимирич, воевода Ярославов; прочие же воины Владимировы выброшены были на берег, числом 6 тысяч…»
После этого поражения войску предстояло разделиться. Вместе с оказавшимися на берегу фактически безоружными воинами на Русь согласился отправиться воевода Вышата. Князь же Владимир остался с дружиной на ладьях. Между тем греки отправили часть своих кораблей в погоню за русскими ладьями. Во втором морском сражении (уже в Черном море) русские нанесли грекам чувствительное поражение; были захвачены четыре вражеские триеры, а все находившиеся в них воины перебиты.
Судьба же шести тысяч пеших воинов оказалась трагической: все они попали в плен к грекам, большая часть перебита, а остальные приведены в Константинополь и ослеплены (согласно другим источникам, им отрубили правые руки). И лишь три года спустя, по заключении мира, несчастные были отпущены домой.
Так, неудачей, закончился последний поход Руси на Царьград. Более о войнах Владимира Ярославича источники не сообщают. В 1044 году Владимир закладывает первый деревянный новгородский кремль, а в следующем, 1045 году по его повелению в Новгороде заложен каменный Софийский собор. Строительство было завершено в 1050 году, и, несомненно, возведение новгородского храма стало главным делом жизни новгородского князя.
Князь Владимир Ярославич 4 октября 1052 года, через двадцать дней после освящения собора, Владимир скончался в возрасте 32-х лет. «…И положен был в Святой Софии, которую сам создал», — сообщают летописи.
После князя Владимира остался сын Ростислав. Согласно родословию князей, включенному в Воскресенскую летопись (XVI век), Владимир имел еще одного сына — Ярополка, однако его имя в других источниках не упоминается.
По преданию, известному в Новгороде в XIX веке, князь Владимир Ярославич был причтен к лику святых еще в древности, причем мощи его были открыты спустя сто с лишним лет после его кончины. Официально же местное празднование благоверному князю Владимиру Ярославичу было установлено в 1439 году. При этом мощи князя Владимира были переложены в новую гробницу, установленную в Корсунской паперти Софийского собора. В первой трети XVII века мощи переложили в каменную гробницу, а в 1654 году, при новгородском митрополите Макарии, перенесли на новое место, где они покоятся и поныне, — в восточной арке Мартириевской паперти: «и над ними устроиша комары каменные, сии речь своды».