Владимир Илиев участва в състезания от 1997 година и е част от националния отбор по биатлон на България от 2004 година. Първите му състезания са на ниво Европейска купа през сезон 2004/2005 в стартовете в Обертилиах.
Сезон 2006/2007 той дебютира на ниво Световна купа на спринта в Йостерсунд и завършва 105-ти.

Сребърен медалист от световното първенство в Йостершунд 2019, европейски шампион в дисциплината спринт от Европейското първенство в Душники Здрой, Полша през 2017 г., а също и двукратен бронзов медалист от европейски първенства. Участва на Олимпиадите във Ванкувър през 2010 и Сочи през 2014.