Владимир Маторин родился 2 мая 1948 года в Москве в семье военного (отец полковник, командир части). Детство Владимира прошло в военных городках. По его собственным воспоминаниям, мальчиком любил бродить по лесу и распевать всё, что слышал по радио. Незабываемое впечатление детства — первый спектакль, увиденный в Большом театре, — опера Римского-Корсакова «Царская невеста».
В 1974 году окончил Гнесинский институт (ныне Российская академия музыки имени Гнесиных), где его педагогом был Евгений Васильевич Иванов, также солист Большого театра в 1944—1958 годах. Среди других педагогов певец с любовью вспоминает С. С. Сахарова, М. Л. Мельтцер, В. Я. Шубину.
1974—1991 года Владимир Анатольевич посвятил Московскому академическому музыкальному театру имени К. С. Станиславского и В. И. Немировича-Данченко. В 1989 году Борис Годунов в его исполнении был признан международной музыкальной общественностью лучшей оперной партией года.
С 1991 года преподает в Российской академии театрального искусства, с 1994 по 2005 года — профессор и заведующий кафедрой вокального искусства.
Солистом оперной труппы Большого театра является с 1991 года. Был приглашен Е.Ф.Светлановым в 1990 году для исполнения партии князя Юрия в опере Сказание о невидимом граде Китеже и деве Февронии Н.А.Римского-Корсакова. В репертуаре артиста около 90 партий.
Пел на лучших сценах мира, с гастролями выступал в Англии, Италии, Ирландии, Франции, Бельгии, Нидерландах, Германии, Испании, Швейцарии, Польше, Чехии, Югославии, Турции, Греции, Эстонии, Узбекистане, на Украине, в Китае, Японии, Монголии, Южной Корее, США, Канаде, Мексике, Новой Зеландии, на Кипре.
Важная часть творчества артиста — концерты в городах России, выступления на радио и телевидении, звукозапись.
В 1993 году принимал участие в Уэксфордском фестивале (Ирландия) в постановке оперы П. Чайковского «Черевички». В том же году спел заглавную партию в «Борисе Годунове» Большом театре Женевы.
В 1994 исполнил партию Головы в опере Н. Римского-Корсакова «Майская ночь» в Кельнской филармонии, а Бориса Годунова спел в Лирической опере Чикаго. В 1995 партию Головы («Майская ночь») исполнил на Уэксфордском фестивале в Ирландии (дирижёр Владимир Юровский).
В 1996 пел Досифея («Хованщина») в Опере Нанта (Франция), Бориса Годунова в Национальном театре в Праге и Пимена («Борис Годунов») в Опере Монпелье (Франция).
В 1997 пел Бориса Годунова в хьюстонской Гранд Опера (США).
В 1998 участвовал в концертном исполнении оперы «Чародейка» П. Чайковского в лондонском концертном зале Фестивал Холл (Королевская опера, дирижёр Валерий Гергиев), выступил в партии Мендозы в опере «Обручение в монастыре» С. Прокофьева в Большом театре Женевы и в партии Бури-Богатыря в концертном исполнении оперы «Кащей бессмертный» Н. Римского-Корсакова с Лондонским филармоническим оркестром в зале Фестивал Холл (дирижёр Александр Лазарев).
В 1999 выступил в партии Царя Додона («Золотой петушок») в спектакле Королевской оперы на сцене лондонского театра Садлерс Уэллс (дирижёр Геннадий Рождественский).
В 2001 исполнил партию Мендозы в Лионской опере (дирижёр Олег Каэтани).
В 2002 исполнил партию Пимена («Борис Годунов») в Парижской национальной опере на сцене Оперы Бастилия (музыкальный руководитель и дирижёр Джеймс Конлон, режиссёр Франческа Замбелло) и партию Бориса Годунова в Лионской опере (дирижёр Иван Фишер, режиссёр Филипп Химмельман, совместная постановка с Национальным театром Мангейма).
В 2003 пел заглавную партию в опере «Борис Годунов» в театрах Окленда и Веллингтона (Новая Зеландия) и в той же опере партию Варлаама в спектакле Королевской оперы на сцене лондонского театра Ковент-Гарден (постановка Андрея Тарковского, дирижёр Семен Бычков, среди партнеров Джон Томлинсон, Сергей Ларин, Ольга Бородина, Сергей Лейферкус, Владимир Ванеев).
В 2004 дебютировал в партии Пимена в нью-йоркском театре Метрополитен-опера (дирижёр Семен Бычков), спел Пимена и Варлаама («Борис Годунов») в театре Лисео в Барселоне (Испания).
В 2008 исполнил партию Квартального в опере Д.Д.Шостаковича «Леди Макбет Мценского уезда» в театре Maggio Musicale Fiorentino (Италия).
Один из лучших исполнителей духовной музыки, Владимир Анатольевич Маторин выступает в сопровождении Капеллы музея «Московский Кремль» под руководством Геннадия Дмитряка с программами из песнопений Русской Православной Церкви (Струнский, Строкин, Чесноков, Гречанинов, Рахманинов).
На юбилейном вечере артиста в Большом театре побывал Патриарх Московский и всея Руси Алексий II.
Являясь главой фонда «Возрождение культуры и традиций малых городов Руси», основанного в 2006 году, много выступает с благотворительными концертами в российской провинции — Зарайске, Суздале, Александрове, Шуе, Кинешме, Вологде, Коломне, Владимире, Переславле-Залесском. Сборы от концертов идут на строительство храмов, церковных школ и др.