22 czerwca urodził się w Jaryszowie na Podolu, gdzie został ochrzczony 3 lipca. Jego rodzicami byli Józef Kalasanty (1776–1847) i Paulina z Działyńskich (–1856).  Dzieciństwo spędził w Poturzycy. Uczył się w domu pod kierunkiem pedagoga Franciszka Kleczkowskiego. Jego nauczycielami byli m.in.: Jacek Łobarzewski (botanika), Wincenty Pol (geografia), Ernest Schauer (ornitologia), August Bielowski (historia i literatura). Z F. Kleczkowskim odbył podróże edukacyjne m.in. do Paryża i Getyngi (1840),  Warszawy (1842), Moguncji i Paryża (1845). Jego głównym zainteresowaniem stały nauki przyrodnicze.

19 lipca zmarł jego ojciec – Józef, po którym 22 letni Włodzimierz odziedziczył ogromny majątek.

Włodzimierz zaangażował się w działania patriotyczne związane z Wiosną Ludów. Włączył się w prace lwowskiej Centralnej Rady Narodowej oraz wstąpił do Gwardii Narodowej we Lwowie. Zniósł pańszczyznę w swoich majątkach położonych na terenie Galicji – od marca 1848 roku płacił chłopom za pracę (od 2 kwietnia w Zarzeczu). W tym samym roku został członkiem i działaczem Galicyjskiego Towarzystwa Gospodarskiego (1848–1876), w ramach którego zaangażował się w organizację Wyższej Szkoły Rolniczej w Dublanach, otwartej w 1855 roku. Był jej wieloletnim kuratorem i fundował stypendia dla jej absolwentów. Należał również m.in. do Towarzystwa Gospodarczo-Rolniczego Krakowskiego (od 1854) i Towarzystwa Rolniczego Królestwa Polskiego (od 1860).

20 września wziął ślub z Alfonsyną Miączyńską (ur. 1836) w kościele Dominikańskim we Lwowie. W 1855 roku małżonkowie kupili pałac przy ulicy Kurkowej 15 we Lwowie i tam zamieszkali. 

12 lipca urodziła się córka Klementyna Paulina Jadwiga Maria, późniejsza Zygmuntowa Szembek.

14 września zmarła we Lwowie Paulina Dzieduszycka, matka Włodzimierza.

Włodzimierz udostępnił publiczności – głównie studentom, naukowcom, dziennikarzom i literatom – odziedziczoną po ojcu Bibliotekę Poturzycką. W listopadzie 1857 roku została ona przeniesiona z Poturzycy do Lwowa i umieszczona w pałacu przy ul. Kurkowej. Opiekę nad biblioteką powierzył swojemu przyjacielowi z dzieciństwa Józefowi Łozińskiemu (1827–1897). Pod koniec XIX wieku uchodziła ona za jedną z najlepszych bibliotek Lwowa.  Korzystali z niej m.in. Karol Szajnocha, Kornel Ujejski, Piotr Bielowski, Wincenty Pol, Hiacynt Łobarzewski. W późniejszych latach Włodzimierz wielokrotnie wspierał różne biblioteki, w tym Ossolineum. W 1869 ufundował bibliotekę pedagogiczną i oświatową dla Rady Szkolnej Krajowej.

8 maja urodziła się córka Anna Paulina Stanisława Alfonsyna, późniejsza Tadeuszowa Dzieduszycka. Jej mąż był drugim ordynatem poturzycko-zarzeckim.

Po wybuchu powstania styczniowego w Królestwie Polskim Włodzimierz poparł ideę niepodległościową oraz wsparł naczelne władze powstania oraz galicyjskich działaczy, którzy spotykali się z pełnomocnikami Rządu Narodowego w pałacu przy ul. Kurkowej we Lwowie. Był członkiem Organizacji Narodowej Pomocy powstaniu styczniowemu i wspierał je finansowo. W 1878 roku został członkiem honorowym Towarzystwa Weteranów Wojskowych za wspieranie wdów i sierot po powstańcach styczniowych oraz opiekę nad kalekami. 

8 lipca 1863 roku urodziła się córka Maria, późniejsza Tadeuszowa Cieńska.

2 marca urodziła się córka Jadwiga Helena Walentyna, późniejsza Witoldowa Czartoryska.
W tym samy roku założył Galicyjski Bank Hipoteczny – ze Stanisławem Gołuchowskim, Józefem Kolischerem, Alfredem Potockim, Ludwikiem Skrzyńskim.

Był delegatem galicyjskiej komisji wystawienniczej na wystawie światowej w Wiedniu. 

Był inicjatorem – razem z z prof. Julianem Zachariewiczem – powstania Muzeum Przemysłowego Miejskiego we Lwowie i prezesem jego Rady Nadzorczej (do 1895). Dziesięć lat później w 1884 roku został mianowany przez Radę Miejską Lwowa dożywotnim członkiem Rady Nadzorczej tego muzeum.

Był przewodniczącym komisji organizującej krajową wystawę przemysłowo-rolniczą we Lwowie (1300 wystawców krajowych i zagranicznych), na której został zaprezentowany tzw. przemysł domowy.

Od 7 marca do 26 kwietnia został wybrany marszałkiem III kadencji Sejmu Krajowego Galicji. Zajął się tworzeniem ustaw i instytucji wspierających rozwój naukowy i gospodarczy Galicji. Wcześniej w latach 1875–1876 pełnił w Sejmie funkcję przewodniczącego komisji kultury krajowej. Był również członkiem wiedeńskiej Izby Panów (od 1874) i tajnym radcą (1877). Z jego inicjatywy rząd krajowy zajął się tworzeniem szkół przemysłowych i rękodzielniczych, np. Krajowej Szkoły Garncarskiej w Kołomyi i Sokalu. Był współorganizatorem – z Adamem Sapiehą – i pierwszym kuratorem Krajowej Szkoły Gospodarstwa Lasowego we Lwowie. W tym samym roku założył Galicyjskie Towarzystwo Łowieckie. W 1878 sfinansował wydanie pierwszego polskiego miesięcznika łowieckiego „Łowiec”, które położyło ogromne zasługi w krzewieniu systemowej ochrony zwierząt.

17 stycznia został mianowany honorowym obywatelem miasta Lwowa. Został też honorowym obywatelem Brodów, Sokala i Kołomyi. W tym samym roku zorganizował wystawę krajową we Lwowie i utworzył „Tymczasowy komitet doradczy dla spraw krajowego rękodzielnictwa, przemysłu domowego i opieki nad szkołami rękodzielniczymi”, który w 1879 został przekształcony w „Kuratoreię dla spraw przemysłu domowego i drobnego”). 

W  latach 1877–1879 był członkiem Rady Miasta Lwowa w sekcji spraw organizacyjnych i oświaty.

Został przewodniczącym delegacji austro-węgierskiej podczas wystawy światowej w Paryżu, na której odpowiadał za ekspozycję całej monarchii. Za osiągnięcia na tym polu rząd francuski 9 stycznia 1879 roku odznaczył go Krzyżem Komandorskim Orderu Legii Honorowej z tytułem officier de l`instruction publique. Cesarz Franciszek Józef I 30 kwietnia 1881 roku przyznał mu Order  Żelaznej Korony pierwszej klasy.

30 kwietnia zostało otwarte dla publiczności Muzeum Przyrodnicze im. Dzieduszyckich we we Lwowie. 10 września Włodzimierz podarował je krajowi (Galicji). W muzeum mieściły się działy: zoologiczny, botaniczny, mineralogiczno-geologiczny, etnograficzny i prehistoryczny. Na propagowanie muzeum nie szczędził sił i środków. Mimo ogromnej niechęci do wystąpień publicznych, nigdy nie odmawiał jeśli miały one dotyczyć muzeum. 19 lipca 1875 roku wystąpił np. z wykładem otwierającym II Zjazd Lekarzy i Przyrodników Polskich we lwowskim ratuszu.

W 1880 roku zorganizował wystawę etnograficzną w Kołomyi, na której zaprezentowano wyroby Hucułów, Ormian, Cyganów. Był to przełomowy moment w dziejach zainteresowania Huculszczyzną.

3 października tego roku został poświęcony kościół w Zarzeczu (bp Albin Dunajewski). Projekt wykonał prof. Julian Zachariewicz, a  budowa była sfinansowana przez Włodzimierza i Alfonsynę.

W tych latach zostało wydanych 15 tomów „Muzeum im. Dzieduszyckich we Lwowie”. Ich kontynuacją były „Rozprawy i Wiadomości z Muzeum im. Dzieduszyckich we Lwowie” wydawane w latach 1915–1924.

14 listopada Włodzimierz został powołany członkiem-korespondentem Wydziału Nauk Matematyczno-Przyrodniczych Akademii Umiejętności w Krakowie. 

Był gospodarzem działu przemysłu domowego podczas Krajowej Wystawy Rolniczej i Przemysłowej oraz Sztuki Polskiej w Krakowie.

Wziął udział w wystawie etnograficznej w Tarnopolu. Dała ona podstawy pod założenie tamtejszego Muzeum Etnograficznego (1907).

12 grudnia powołał do życia ordynację (20 grudnia ustawa podpisana przez cesarza, Dziennik Ustaw Państwa, art. IX), której projekt został nazwany: Akt fundacyjnego powierznictwa familijnego hrabiów Dzieduszyckich. Ordynacja poturzycko-zarzecka miała zabezpieczać utrzymanie Muzeum imienia Dzieduszyckich oraz Biblioteki Poturzyckiej. Pierwszym ordynatem został Włodzimierz.

4 maja otrzymał doktorat honoris causa Uniwersytetu Lwowskiego (na wniosek prof. Benedykta Dybowskiego).

Był prezesem honorowym podczas Powszechnej Wystawy Krajowej we Lwowie (Park Stryjski) – opracował projekt i uroczystość otwarcia, przygotował dział etnograficzny i przemysłu ludowego (z pomocą Włodzimierza Szuchiewicza i Ludwika Wierzbickiego). W tym samym roku został członkiem komitetu fundacyjnego im. Karola Szajnochy, które przyznawało stypendia dla zasłużonych literatów i dziennikarzy.

Był współtwórcą Komitetu Krajowego dla spraw przemysłu (z marszałkiem Stanisławem Badenim).

18 września zmarł w Poturzycy i 23 września został pochowany w Zarzeczu. Kazanie wygłosił arcybiskup ormiański Izaak Isakowicz.