Сын серпуховского князя Андрея Ивановича, внук Ивана Калиты, двоюродный брат Дмитрия Донского. В 1358 г. умер его старший брат Иван, и пятилетний Владимир стал князем своего удела; восьмилетним отроком в 1362 г. он уже принимал участие в походе к Переяславлю, когда Дмитрий Иванович оспаривал великокняжеский стол у Дмитрия Константиновича Суздальского. В 1364 г. между двоюродными братьями заключен договор, по которому Владимир Андреевич обещает во всем подчиняться и служить старшему брату. И в последующие годы он принимает участие во всех походах Дмитрия, выполняет его поручения. В Куликовской битве Владимир принимает самое активное участие, командуя запасным полком, вступление которого в бой решило исход сражения. Поэтому все произведения, посвященные этому событию, обязательно упоминают имя Владимира Серпуховского рядом с именем великого князя. Лишь в 1389 г. между братьями наступает некоторое "розмирье": причиной его стало, видимо, то, что Дмитрий Иванович отнял у Владимира Андреевича Дмитров и Галич. "Розмирье" было недолгим, и в марте великий князь помирился с братом. Не установились отношения у Владимира Андреевича с приемником Дмитрия Донского Василием Дмитриевичем, возможно, потому, что серпуховской князь не получил компенсации за отобранные Дмитрием Донским земли. Но и эта ссора была недолгой, компенсация была получена, и в дальнейшем отношения дяди и племянника налаживаются. В 1393 г., например, Владимир Андреевич возглавляет московскую рать в походе против Новгорода. Его заботам Василий Дмитриевич поручает в завещании свою семью. И в 1395 г., когда к Москве приближался Тимур, и в 1408 г., при нашествии Едигея, великий князь, выходя с войском навстречу врагу, оставлял Владимира Серпуховского "блюсти" Москву. В Москве усадьба Владимира располагалась в районе "Трехгорки"; принадлежал ему и двор в Кремле.