Владимир Тихомиров родился 22 ноября 1934 г. в Москве.
В 1952 г. поступил на механико-математический факультет МГУ и в 1957 г. окончил университет. Ученик А. Н. Колмогорова. В 1960 г. защитил кандидатскую диссертацию (тема: «Поперечники множеств в функциональных пространствах и теория наилучших приближений»), в 1971 г. — докторскую (тема «Некоторые вопросы теории приближений»). Профессор (1975). Заведующий кафедрой общих проблем управления механико-математического факультета (1989-2011). Заслуженный профессор Московского университета (2000)
Область научных интересов — функциональный анализ, теория приближений, теория экстремальных задач.
Читает курсы лекций по теории экстремальных задач, выпуклому анализу, теории приближений. Ведет специальные семинары по теории экстремальных задач и теории аппроксимации. Разработал и неоднократно прочитал основной курс лекций «Вариационное исчисление и оптимальное управление». Подготовил несколько десятков кандидатов и десять докторов наук.
В. М. Тихомиров — автор более 250 научных работ, в том числе 12 монографий и книг