В 1989 году в возрасте 18 лет Владимир женился в первый раз. Его женой стала девушка, с которой они учились в параллельных классах. Но брак продлился не очень долго.

В 1991 году он женился на девушке Анне, которая в 1993 году родила актеру сына Леонида.

Третьей женой стала руководитель торгово-коммерческого центра "Юпитер" в Москве Наталья Давыдова. На ней Владимир женился в 1998 году.

В 2004 году Владимир начал жить с актрисой Ольгой Филипповой. У пары 21 апреля 2005 года родилась дочь Вероника. В марте 2014 года спустя 10 лет совместной жизни Владимир и Ольга рассталась.

В 2014 году Владимир Вдовиченков начал встречаться с российской актрисой театра и кино Еленой Лядовой. Их роман начался во время съемок картины "Левиафан". В сентябре 2014 года пара обручилась.