W 1937 roku miasto liczące 29,6 tysiąca mieszkańców było zdominowane narodowościowo przez Polaków i Żydów (odpowiednio 43 i 39%); Ukraińców było 15%.
W czasie II wojny światowej 11 września 1939 r. w mieście sformowana została improwizowana Grupa „Włodzimierz”, składająca się z jednostek rezerwowych Wojska Polskiego. Po agresji ZSRR na Polskę uległa ona rozformowaniu. Wbrew porozumieniu z Armią Czerwoną dowódca zgrupowania, gen. Mieczysław Smorawiński, oraz podlegli mu oficerowie zostali wzięci do niewoli i następnie zamordowani w ramach zbrodni katyńskiej. Między wrześniem 1939 a czerwcem 1941 Włodzimierz był pod okupacją sowiecką, następnie pod okupacją niemiecką do 1944 roku. Po zajęciu przez wojska radzieckie miasto funkcjonowało ponownie pod nazwą Włodzimierz Wołyński. W okresie okupacji radzieckiej setki polskich obywateli zamordowano na terenie zamku we Włodzimierzu.
Okupacja niemiecka przyniosła zagładę ludności żydowskiej. 1 września 1942 Niemcy rozpoczęli 3-dniową akcję likwidacji getta we Włodzimierzu. Ponad 15 tysięcy Żydów rozstrzelano pod wsią Piatydnie. Zbrodni dokonały SD z Równego, oddziały żandarmerii z Włodzimierza i z Łucka, ukraińska policja oraz 103. ukraiński batalion policyjny z MaciejowaХолокост на территории СССР: Энциклопедия, Moskwa 2009, , s.