Él nació en Tsarskoye Selo en la familia de Alejandro II y María Aleksándrovna como el quinto hijo. Participó en la guerra ruso-turca de 1877 y 1878. Desde febrero de 1887, encabezó el regimiento de la Guardia de Preobrazhensky. Desde el 26 de febrero de 1891 ocupó el cargo de gobernador general de Moscú, y desde mayo de 1896, al mismo tiempo comandó las tropas del distrito militar de Moscú con el rango de general de teniente. Desde diciembre de 1894 fue miembro del Consejo de Estado. Desde 1892 fue miembro honorario de la hermandad ortodoxa de San Príncipe Vladímir en Berlín, bajo el patrocinio del gran duque Vladímir Aleksándrovich. El 4 de febrero de 1905, alrededor de las tres de la tarde, cuando el gran duque salió en carruaje del Palacio Nicolás en el Kremlin, al acercarse a la Torre Nikolskaya, fue asesinado por una bomba lanzada por el miembro de la 'Organización de Combate del Partido de los Socialistas-Revolucionarios', Iván Kalyaev. Dos días antes, Kalyaev había renunciado al atentado al ver en el carruaje a la esposa y a los sobrinos pequeños del príncipe. El gran duque murió instantáneamente, el cochero recibió heridas mortales, y el carruaje fue destruido. El cuerpo del príncipe fue desmembrado por la explosión; después de la embalsamación y congelación, los restos fueron colocados en un ataúd, que fue instalado en la catedral del monasterio Chudov del Kremlin.