Родился в Киеве в 1903 году (справочная литература указывает на Бердичев, что неверно — найдены метрические книги киевских евреев, в которых зафиксировано рождение Владимира, его братьев, сестры, дяди Александра и отца Самоила — все они родились в Киеве [статьи и исследования Ю.Зильбермана]), в семье инженера и предпринимателя Самоила Иоахимовича Горовица, который в свою очередь был сыном киевского купца первой гильдии Иоахима Горовица. В Киеве ещё в пятидесятых годах XIX века появился дед Владимира — Иоахим (Аким) Горовиц, который к семидесятым годам стал киевским купцом I-й гильдии (что позволяло ему селиться за пределами черты еврейской осёдлости), а в 1875 году даже был избран одним из директоров киевского отделения Императорского русского музыкального общества. Его жена — Регина Аароновна (урождённая Сенсор), по свидетельствам биографов, была пианисткой. Документы свидетельствуют, что она была записана «членом-посетителем» Киевского отделения ИРМО ещё в 1873 году. Оба сына — Александр (дядя) и Самоил (отец Владимира) получили высшее образование: Александр окончил Киевское музыкальное училище и Московскую консерваторию (по классу А. Н. Скрябина), Самоил — физико-математический факультет Киевского университета Св. Владимира. Документально рождение В. С. Горовица 1 октября 1903 года в Киеве подтверждено в кн. Ю. Зильбермана и Ю. Смилянской «Киевская симфония Владимира Горовица». Мать — прекрасная пианистка, окончившая Киевское музыкальное училище по классу В. В. Пухальского. В семье было четверо детей, которые родились в Киеве и учились музыке в Киевском музыкальном училище, а затем в консерватории: Яков, Регина и Владимир — пианисты, Григорий — скрипач.
Владимир Горовиц учился у В. В. Пухальского, С. В. Тарновского и Ф. М. Блуменфельда в Киевском музыкальном училище, преобразованном с сентября 1913 года в Киевскую консерваторию. По её окончании в 1920 году диплом В.Горовиц так и не получил, так как у него не было свидетельства об окончании гимназии. Свой первый сольный концерт исполнил в Харькове в 1920 году (но первый документально зафиксированный публичный концерт состоялся в декабре 1921 года в Киеве). Затем концертировал в различных городах России совместно с молодым одесситом — скрипачом Натаном Мильштейном, за что чаще платили хлебом, чем деньгами, из-за тяжелого экономического положения в стране. Начиная с 1922 года Горовиц, концертируя в городах России, Украины, Грузии, Армении, накапливает гигантский по объёму репертуар. Так, например, в течение трех месяцев (ноябрь 1924 — январь 1925 гг.) он исполнил более 150 произведений в знаменитой «ленинградской серии», состоящей из 20 концертов (см. исследования Ю.Зильбермана). Несмотря на свои ранние успехи в качестве пианиста, Горовиц утверждал, что хотел быть композитором, но выбрал карьеру пианиста, чтобы помогать семье, которая потеряла всё свое состояние во время Революции 1917 года. Успех «детей Революции» (как их назвал в одной из статей Луначарский) был ошеломляющим. Во многих городах возникали клубы поклонников этих молодых музыкантов.
В сентябре 1925 года Владимир Горовиц получил возможность уехать в Германию (официально он уезжал учиться). Перед отъездом он выучил и сыграл в Ленинграде 1-й концерт П. И. Чайковского. Благодаря этому сочинению он прославился в Европе. Этот концерт сыграл в жизни пианиста «роковую» роль: всякий раз, добиваясь триумфа в странах Европы и Америки, Горовиц исполнял именно 1-й концерт П. И. Чайковского. Следом за пианистом в Германию в декабре 1925 года уехал и Мильштейн. В Европе оба музыканта быстро завоевали славу блестящих виртуозов. Горовиц был выбран советскими властями представлять Украину на инаугурационном Международном конкурсе Шопена в 1927 году (см. письма Б.Яворского), однако пианист решил остаться на Западе и поэтому в конкурсе не участвовал. До 1940 года он объездил с концертами почти все страны Европы и везде имел ошеломляющий успех. В Париже, когда играл В. Горовиц, вызывали жандармов, чтобы утихомирить публику, которая в экстазе ломала кресла. В 1928 году Владимир Горовиц блестяще выступил в Карнеги-холле в Нью-Йорке и объездил с оглушительным успехом множество городов Америки. В 1934 году пианист женился на дочери Артуро Тосканини Ванде. В том же году у них родилась единственная дочь — Соня (погибла в 1975 году, одна из версий не исключает самоубийство).
Судьбы членов семьи В.Горовица — трагичны. Брат Яков погиб в 1916 году (в июле был призван в армию, а уже в декабре его родившийся сын был назван Яковом [у евреев родившийся сын назывался именем отца в случае смерти последнего]). В 1930 году Григорий (Георг) был сослан НКВД на Соловки [3 года — за контрреволюционную деятельность]. В том же году на операционном столе умирает мать — Софья Горовиц, урождённая Бодик. В 1937 году в четвёртый раз арестован отец — Самоил (его подвергали арестам: деникинская контрразведка в 1918 году, большевистская ЧК — в 1920 и в 1921 годах). Самоил уже не вернулся из заключения, и в 1940 году семья получила известие о его смерти. В 1945 г. Григорий вновь подвергается аресту НКВД в Таганроге, где он работал преподавателем скрипки в музыкальной школе им. П. И. Чайковского. Из заключения был выпущен в том же году, но спустя три месяца умер и был похоронен на городском кладбище города. Сестра Регина Горовиц (жена известного украинского советского экономиста Евсея Либермана) преподавала в Харьковской консерватории и музыкальной десятилетке (школа для одарённых детей), но до своей смерти (1984) так и не получила звание доцента, хотя за неё хлопотали Я.Зак, Г.Нейгауз, Д.Ойстрах. В 1975 году Владимир Горовиц оформил запрос на поездку к нему в США его сестры, но КГБ не выпустил её из СССР.
В 1940 году он окончательно поселился в США и в 1944 году получил американское гражданство. В 1943 году В.Горовиц по инициативе Моргентау (министр финансов США) дал концерт в Карнеги-холле, исполнив 1-й концерт П. И. Чайковского (дирижировал его тесть — Артуро Тосканини). Это был благотворительный концерт для нужд военного ведомства (шла Вторая мировая война). Он принес 10 миллионов 941 тысячу долларов — рекордная сумма для концерта классической музыки (более 100 миллионов по нынешней покупательской стоимости доллара). В 1953 году Горовиц внезапно объявил о прекращении концертной деятельности и до 1965 года — целых 12 лет — не дал ни единого концерта. В эти 12 лет и были сделаны основные записи, известные сейчас. 9 мая 1965 года в Карнеги-холле прошёл «концерт-возвращение», о котором писали все газеты мира. С тех пор пианист много концертировал и по США, и по Европе.
В начале 80-х годов пианиста преследовали неудачи. Концерты в Японии в 1983 году провалились. К счастью, скоро пианист снова почувствовал в себе свежие силы и вновь с небывалым успехом концертирует. В 1986 году, после шестидесятилетнего отсутствия, дал концерты в Москве и Ленинграде. Концерт в Москве транслировался ведущими телекомпаниями мира, а видеокассеты ещё много лет не сходили с прилавков магазинов. В 1987 году в нью-йоркской квартире Горовица был снят фильм «Последний романтик».
Владимир Горовиц похоронен в семейном склепе своего тестя Артуро Тосканини на кладбище Cimitero Monumentale в Милане.
С 1995 г. в Киеве проводится Международный конкурс молодых пианистов памяти Владимира Горовица.
Представитель романтического стиля исполнения (сочинения Ф. Листа, в том числе в собственных транскрипциях, Ф. Шопена, русских композиторов и др.). Его называли «Королем Королей пианистов», «последним великим романтиком».В фундаментальном труде Д.Рабиновича «Исполнитель и стиль» В.Горовиц причислен к «исполинам романтического пианизма», к которым автор относит Ф.Листа, С.Рахманинова, В.Горовица.