Игорь Петрович Владимиров родился 1 января 1919 года в Днепропетровске.
В 1943 году он окончил Ленинградский кораблестроительный институт, а в 1948 году - Ленинградский театральный институт и попал в труппу Ленинградского театра имени Ленинского комсомола, потом работал в Большом драматическом театре имени Горького.
В кино актер дебютировал в 1957 году и сразу приобрел известность - в одном из лучших советских научно-фантастических фильмов, "Тайна двух океанов", снятом Константином Пипинашвили по роману Г.Адамова, он исполнил роль старшины Скворешни.
В 1960 году Игорь Владимиров возглавил театр имени Ленсовета, которым руководил сорок лет, до самой своей смерти. В качестве режиссера он сделал этот театр одним из лучших коллективов Советского Союза, воспитал шесть поколений актеров, а такие спектакли, как "Трубадур и его друзья", "Укрощение строптивой", "Дульсинея Тобосская", "Люди и страсти" и многие другие, прославили театр имени Ленсовета на всю страну.
Именно на сцене этого театра вспыхнули актерские звезды Алисы Фрейндлих и Михаила Боярского. (Кстати, удачное творческое сотрудничество Алисы Фрейндлих и Игоря Владимирова было позже скреплено и многолетним супружеским союзом.)
Несмотря на работу в театре, Игорь Владимиров успевал сниматься и в кино, и на телевидении, в числе его лучших ролей - Губанов в ленте "Твой современник", Головин в фильме "Укрощение огня", Балясников в драме "Сказки... сказки... сказки старого Арбата", поставленной по пьесе А.Арбузова.
Вместе с Алисой Фрейндлих Игорь Владимиров в 1980 году создал незабываемый актерский дуэт в фильме Эры Савельевой "Старомодная комедия". В 1983 году он единственный раз выступил как кинорежиссер - поставил на студии "Мосфильм" музыкальную киносказку для взрослых "Лишний билет", главные роли в которой сыграли Елена Соловей и Михаил Боярский.