Родился в Москве 24 октября 1959 года. В 1981 году окончил исторический факультет МГУ по специальности «преподаватель истории новейшего времени». С 1982 по 1992 годы занимался частным репетиторством по истории, работал дворником.
На телевидении с 1992 года. В 1992—1993 годах — старший редактор еженедельной программы Евгения Киселева «Итоги» на РГТРК «Останкино» (ныне Первый канал). В 1993 году вместе с Киселевым и другими журналистами «Итогов» перешёл в первую в России общенациональную независимую телекомпанию НТВ, основанную в том же году Владимиром Гусинским. В 1993—1995 годах — корреспондент службы информации телекомпании НТВ.
С апреля 1995 года — автор и ведущий информационно-аналитической программы «Сегодня в полночь» на телеканале НТВ. С марта 2000 года — также автор и ведущий еженедельной исторической программы «Свидетель века».
Во время конфликта между владельцем телекомпании НТВ Гусинским и её основным кредитором компанией «Газпром» в ночь на 14 апреля 2001 года Владимир Кара-Мурза приехал в редакцию телеканала на 8-м этаже телецентра «Останкино», где вступил в жёсткую полемику с представителями компании Газпром. В тот же день вместе с группой ведущих журналистов НТВ написал заявление об уходе с канала, не желая работать «под контролем государства», и перешёл в штат телекомпании Бориса Березовского ТВ-6.
С мая 2001 года по январь 2002 года — автор и ведущий информационно-аналитической программы «Грани» на телеканале ТВ-6. Последний эфир программы состоялся в 23.00 21 января 2002 года, за час до отключения вещания телекомпании ТВ-6 по распоряжению судебных приставов.
После закрытия ТВ-6 вместе с другими журналистами, в том числе Евгением Киселёвым и Михаилом Осокиным, перешёл в штат вновь созданного телеканала ТВС, который в марте 2002 года выиграл конкурс на вещание и 1 июня 2002 года начал вещание на «шестой кнопке». С июня 2002 года по июнь 2003 года Владимир Кара-Мурза — ведущий программ «Грани», «Место печати», «Тушите свет» и «Свидетели века» на телеканале ТВС.
Телеканал ТВС был отключен от эфира по распоряжению Министерства печати РФ 22 июня 2003 года. С августа 2003 года Владимир Кара-Мурза — ведущий информационной программы «Сейчас в России» на телеканале RTVi. С 2005 года также работает на радиостанции «Свобода», где ведёт ежедневную программу «Грани времени».
В 2004 году стал одним из создателей член оппозиционного «Комитета-2008».
С 2009 года ведёт на канале RTVi и радио Эхо Москвы программу «Грани недели с Владимиром Кара-Мурзой».
С декабря 2011 года ведёт программу «Главное за неделю с Владимиром Кара-Мурзой» на Сетевом общественном телевидении.
Женат. Сын — журналист и политик Владимир Кара-Мурза (мл.).