Родился в семье учителей русского языка и литературы Николая Степановича Волосевича и Марии Оскаровны Зейфман (1902—1984), родители развелись в 1940 году. Сестра Владимова по отцу — Елена Стонова (в семье — Алёна, в замужестве — Кричевская, родилась 14 апреля 1940 года) — после гибели родителей воспитывалась в семье писателя Дмитрия Стонова (Влодавского; 1898—1962).

В 1975 году на Западе оказалась рукопись его повести «Верный Руслан», написанной в 1963—1965 годах. После исключения из Союза писателей СССР в 1977 году публиковался за рубежом, в изданиях НТС («Посев», «Грани»), руководил московской секцией организации «Международная амнистия». Под угрозой судебного процесса в 1983 году выехал в ФРГ. С 1984 по 1986 год был главным редактором журнала «Грани». Жил и работал в Нидернхаузене.

В период Перестройки, начиная с 1989 года, произведения Владимова стали появляться в советских изданиях. В 1990 году он был восстановлен в советском гражданстве, в 2000 году поселился в писательском посёлке Переделкино. С 1999 года — член комиссии по помилованию при президенте РФ.

В 2003 году был среди деятелей культуры и науки, призвавших российские власти остановить войну в Чечне и перейти к переговорному процессу.

Был женат вторым браком на Наталии Евгеньевне Кузнецовой (1937—1997) — литературном критике. Критические и публицистические статьи Наталии Кузнецовой публиковались в журналах «Русская мысль», «Панорама», «Грани» и «Континент». После её смерти Георгий Владимов обобщил её статьи и издал отдельной книгой и помогал ему финансово. Он же обеспечил перевоз праха писателя на родину и похороны в Переделкине.

Скончался 19 октября 2003 года во Франкфурте-на-Майне (Германия) в возрасте 72 лет. Похоронен на Переделкинском кладбище.