Владимир Леонтьевич Комаров родился 13 октября 1869 года в Санкт-Петербурге.

В юношестве Комаров увлёкся ботаникой и самостоятельно изучал флору в имении своего деда под Боровичами Новгородской губернии. В 1890 году поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета и окончил его в 1894 году с дипломом 1-й степени.

Ещё будучи студентом Комаров совершил две экспедиции в Среднюю Азию, по результатам которых написал три работы по малоисследованной флоре Зеравшанского бассейна, отмеченные золотой медалью университета. Затем последовали экспедиции на Дальний Восток, в Маньчжурию и Корею, Восточные Саяны, на Камчатку, в Южно-Уссурийский край, результатом которых стали обширные коллекции и известные книги по ботанике: «Флора Маньчжурии» (1901–1907), «Введение к флорам Маньчжурии и Китая» (1908), «Типы растительности Южно-Уссурийского края» (1917), «Введение в изучение растительности Якутии» (1927), «Флора полуострова Камчатки» (1930), а также сборник «Сбор, сушка и разведение лекарственных растений в России» и другие. Русское географическое общество за путешествие по Маньчжурии и Корее присудило Комарову в 1897 году одну из своих высших наград — Большую серебряную медаль имени Пржевальского.

Кроме этого его работы В. Л. Комарова посвящены вопросам эволюции растительного мира и теории систематики. Среди них: «Жизнь и труды Карла Линнея» (1923), «Ламарк» (1925), «Происхождение культурных растений» (1931), «Происхождение растений» (1933). За работу «Учение о виде у растений» (1940) удостоен Государственной премии СССР.

В 1932 году Владимир Леонтьевич возглавил коллектив ботаников, создавших 30-томную энциклопедию «Флора СССР» (1934–1964).

В 1929 году Комаров был избран академиком-секретарём отделения физико-математических наук Академии, в 1930-м — президентом Всесоюзного ботанического общества. С 1940 года он стал почётным президентом Географического общества СССР, а с 1944 года — первый директор Института истории естествознания и техники Академии наук СССР.

В апреле 1940 года к 70-летию учёного имя Комарова было присвоено Ботаническому институту Академии наук СССР и Дальневосточной горнотаёжной станции.

С началом войны Владимир Леонтьевич возглавил Комиссию Академии наук СССР по мобилизации ресурсов Урала, Западной Сибири и Казахстана на нужды обороны страны.

Умер Владимир Леонтьевич 5 декабря 1945 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.

На фасаде здания на улице Профессора Попова, где жил В. Л. Комаров, в 1949 году установлена мемориальная доска.