Современное название известно с 1844 года. Дано по церкви Владимирской иконы Божией Матери (Владимирский проспект, дом № 20). С 6 октября 1923 года по 10 июля 1950 года — площадь Нахимсона. Названа в честь С. М. Нахимсона (1885—1918) участника революционного движения в России, военного комиссара Ярославского округа. 

В первой половине XVII века район этой площади примыкал к слободе, заселенной придворными служителями. В 1747 году здесь была построена деревянная церковь Владимирской Божией Матери. Позднее, в 1761—1769 годах, на ее месте соорудили каменную церковь, от которой и произошло название площади. Одновременно со строительством церкви были проведены работы по перепланировке прилегающих кварталов.

Архитектурной доминантой площади является собор Владимирской иконы Божией Матери, наружное убранство храма выполнено в стиле барокко. В верхнем храме сохранился иконостас XVIII века, перенесённый в 1808 году из церкви Аничкова дворца. Монументальное по своим размерам здание Собора Владимирской иконы Божией Матери замыкает перспективу Загородного проспекта.

Жизнь Владимирской церкви была связана с именами выдающихся деятелей русской культуры. Прихожанами храма были Федор Михайлович Достоевский, Николай Алексеевич Некрасов, Николай Андреевич Римский-Корсаков, Александр Иванович Куприн, Лев Николаевич Гумилев и многие другие.
Главными святынями храма являются икона Владимирской иконы Божьей Матери, икона «Нерукотворный Спас», освященная св. прав. Иоанном Кронштадтским, а также образ Серафима Саровского с частицей его святых мощей.

В 1997 году, на Владимирской площади, в створе Большой Московской улицы, открыли памятник Ф. М. Достоевскому работы Любови Холиной.