1945 m. baigė Maskvos karinių oro pajėgų specialąją mokyklą, 1949 m. – Bataisko karinės aviacijos mokyklą. Buvo naikintuvo lakūnas Šiaurės Kaukaze ir Pakarpetėje. 1959 m. su pagyrimu baigė N.Žukovskio vardo karinę oro inžinierių akademiją, dirbo inžinieriumi-bandytoju aviacijos kariniame dalinyje.
1960 m. priimtas į būsimų kosmonautų būrį, buvo grupės vadovu-instruktoriumi, kosmonauto P.Popovičiaus dubleriu, rengiantis kosminio laivo „Vostok-4“ skrydžiui.
Pirmasis skrydis
1964 m. spalio 12-13 d. kartu su K.Feoktistovu ir B.Jegorovu kosminiu laivu „Voschod“ per 24 val. 17 min. ir 3 sekundes 16 kartų apskrido aplink Žemę. Tai buvo pirmasis istorijoje grupinis skrydis į kosmosą, pirmąkart ekipaže buvo ne tik lakūnas, bet ir gydytojas bei inžinierius. Pirmą kartą ekipažas skrido be skafandrų. Kosminio laivo kapsulė nusileido Kazachstanostepėse, 312 km nuo Kustanajaus miesto.
Antrasis skrydis
1967 m. balandžio 23-24 d. V.Komarovas į kosmosą skrido nauju kosminiu laivu „Sojuz-1“, pirmąja erdvėlaivio „Sojuz“ modifikacija. Jo dubleriu buvo numatytas Jurijus Gagarinas. Iškart pakilus į orbitą prasidėjo technikos sutrikimai: neišsiskleidė viena iš dviejų saulės baterijų, kosminis laivas pradėjo jausti elektros energijos stygių. Skrydis buvo sutrumpintas. Leidžiantis neišsiskleidė parašiutas, kapsulė dideliu greičiu (virš 50 m/sek) įsirėžė į žemę ir užsidegė. Kosmonautas žuvo.
Tai buvo pirmoji pilotuojamosios kosmonautikos katastrofa. Urna su V. Komarovo palaikais įmūryta į Kremliaus sieną Maskvoje.
Atminimo įamžinimas
V. Komarovui, kaip dukart Tarybų Sąjungos didvyriui, jo gimtinėje Maskvoje pastatytas bronzinis biustas, Žemutiniame Naugarde - paminklas.