Родился 23 сентября 1972 года в городе Звенигороде Московской области. В 1995 году окончил факультет проблем физики и энергетики, кафедру физико-математических проблем волновых процессов МФТИ. С 1996 года работает в Институте физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН (ИФА РАН). С 2015 года по совместительству — в Институте географии РАН (ИГ РАН). С 2024 года возглавляет ИФА РАН. В 2022 году избран академиком РАН по отделению наук о Земле.

Основные научные результаты академика Владимира Семенова:
- предложил механизм, объясняющий формирование аномально холодных погодных режимов зимой над территорией Евразии, отмечавшихся в начале XXI века, как результат нелинейного отклика атмосферной циркуляции на сокращение площади арктических морских льдов;
- установил причину формирования экстремальных осадков в Крымске в июле 2012 г.: произошла инициация режима глубокой конвекции при потеплении Черного моря;
- впервые измерил влияние естественной долгопериодной изменчивости океанической меридиональной циркуляции в Северной Атлантике на глобальные изменения климата в последние десятилетия XX века;
- установил связь Атлантического долгопериодного колебания с изменениями ледяного покрова и температуры в Арктике;
- выявил наличие порога нестабильности в арктической климатической системе, обосновав возможность полного прекращения поступления теплых океанических вод в Баренцево море, которое приводит к резким климатическим изменениям в Арктике, а также объяснил физический механизм этого феномена;
- разработал реконструкцию сеточных данных по концентрации морских льдов в Арктике в первой половине XX века.
Академик Владимир Семенов — о климатических изменениях: «Учащение аномально холодных зим парадоксальным образом оказывается связанным с повышением температуры воздуха и сокращением площади морских льдов в Арктике».
Проект к 80-летию Физтеха. Академики АН СССР и РАН — выпускники МФТИ.
