Владимир Кара-Мурза родился 7 сентября 1981 года в городе Москва. Окончил исторический факультет Кембриджского университета.
В 1999-2001 годах - в партии «Демократический выбор России», в 2001-2008 годах - в «Союзе правых сил». В 2000-2003 годах - советник председателя фракции СПС в Государственной думе РФ Бориса Немцова.
На выборах 7 декабря 2003 года - единый кандидат в депутаты Государственной думы от партий СПС и «Яблоко» в Чертановском избирательном округе № 204 Москвы. Во время кампании команда кандидата партии «Единая Россия» Владимира Груздева предпринимала попытки снять Кара-Мурзу с выборов; на его рекламных билбордах гасло освещение; в ходе теледебатов «по техническим причинам» отключился звук; в день голосования были выявлены «карусели».
В книге британского журналиста Эндрю Джека «Inside Putin’s Russia» Чертановский округ был приведен как пример манипуляций на российских выборах 2003 года. Согласно официальным результатам выборов Груздев получил 149 069 голосов, Кара-Мурза - 23 800 голосов, кандидат КПРФ Сергей Серегин - 18 992 голоса. В январе 2004 года стал соучредителем Комитета-2008: свободный выбор.
В мае 2007 года Кара-Мурза выступил инициатором выдвижения писателя и правозащитника Владимира Буковского кандидатом в президенты РФ от демократической оппозиции на выборах 2008 года. Автор «Обращения Инициативной группы», в котором, в частности, говорилось: «Оппозиции нужен свой кандидат в Президенты. Сильный, бескомпромиссный, решительный. С безупречным политическим и - что важнее - нравственным авторитетом. Известный и уважаемый в обществе. Не связанный ни с какими партиями и группами. Способный предложить стране честную программу демократических, правовых и социальных реформ. Нам нужен кандидат, которого смогут поддержать все демократические избиратели России. Такой кандидат есть. Его имя - Владимир Константинович Буковский».
С мая по декабрь 2007 года - координатор Инициативной группы по выдвижению Буковского, в состав которой входили академик РАН Юрий Рыжов, писатель Виктор Шендерович, публицист Андрей Пионтковский, адвокат Юрий Шмидт, правозащитник Александр Подрабинек, политолог Владимир Прибыловский и другие общественные деятели. В октябре 2007 года - один из организаторов «Митинга свободных людей» в поддержку кандидатуры Буковского на Триумфальной площади в Москве.
На собрании группы избирателей в поддержку выдвижения Владимира Буковского кандидатом на пост президента РФ 16 декабря 2007 года, в котором приняли 823 человека, избран уполномоченным представителем группы в Центральной избирательной комиссии РФ. 22 декабря ЦИК РФ отказал Буковскому в регистрации.
На съезде СПС 17 декабря 2007 года Владимир Кара-Мурза был избран в состав Федерального политического совета. 29 сентября 2008 года написал заявление о выходе из партии в знак протеста против ее вхождения в кремлевский проект «Правое дело».
На учредительном съезде Объединенного демократического движения «Солидарность» 13 декабря 2008 года избран членом Федерального политического совета. По итогам голосования занял 2 место из 77 кандидатов, уступив только Борису Немцову.
В 2010 году 10 марта подписал обращение российской оппозиции «Путин должен уйти». С 2011 года - участник протестных акций, начинавшихся под лозунгом «За честные выборы!».
На объединительном съезде Республиканской партии России - Партии народной свободы 16 июня 2012 года избран в состав Федерального политического совета. В том же году выступил против запрета в России фильма «Невинность мусульман».
Участвовал в выборах в Координационный совет российской оппозиции в октябре 2012 года, заняв 21 место в общегражданском списке.
С февраля по май 2011 года Кара-Мурза от имени российской оппозиции вел в Конгрессе США переговоры «о расширении категорий лиц, подпадающих под действие визовых санкций» в рамках законопроекта «Об ответственности и верховенстве закона» имени Сергея Магнитского, предусматривающего запрет на въезд в США и замораживание финансовых активов в США для российских чиновников, ответственных за «грубые нарушения прав человека». Добился внесения в окончательный текст законопроекта ссылок на нарушения прав на свободу «самовыражения, союзов и собраний, а также права на справедливый суд и демократические выборы».
Выступал в поддержку законопроекта на слушаниях в Конгрессе США и Европейском парламенте. В рамках продвижения «Закона Магнитского» проводил встречи с членами Конгресса США вместе с Борисом Немцовым, Михаилом Касьяновым и Гарри Каспаровым. Обосновывая необходимость принятия законопроекта, в частности, писал: «Кремлевским чиновникам, которые хотели бы и дальше… „править как Сталин, а жить как Абрамович“, придется выбирать. Или разгоны мирных демонстраций, „басманное правосудие“ и фальсификация выборов - или счета в американских банках, отдых во Флориде и рождественский шоппинг на нью-йоркской Пятой авеню. Лицемерию приходит конец. Безнаказанности для нарушителей прав и свобод российских граждан больше не будет».
В 2011 году в Москве и Санкт-Петербурге была представлена книга Владимира Кара-Мурзы «Реформы или революция: к истории попытки образовать ответственное министерство в I Государственной Думе». Книга рассказывает о попытке победившей на выборах в I Думу Конституционно-демократической партии добиться формирования правительства парламентского большинства весной-летом 1906 года. Издателем книги выступила Российская объединенная демократическая партия «Яблоко».
Автор многочисленных публикаций в российской и мировой прессе, в том числе в «Новой газете», «Независимой газете», «Нью-Таймс», «Вашингтон пост», «Уолл-стрит джорнал», «Файнэншл таймс», «Уорлд аффэрс» и другие. Колумнист интернет-издания Ежедневный журнал. Член Союза журналистов России.
Автор документального фильма об истории диссидентского движения в СССР «Они выбирали свободу». Ведет еженедельную англоязычную колонку Spotlight on Russia с анализом политической ситуации в России на сайте американского журнала «World Affairs». Владеет английским и французским языками.
Весной 2012 года контроль над RTVi перешел от Владимира Гусинского к бывшему руководителю государственного медиахолдинга «Звезда» Руслану Соколову. Новое руководство телеканала уволило Кара-Мурзу с 1 сентября, однако уже 12 июля его журналистская аккредитация была аннулирована распоряжением посла России в США Сергея Кисляка. Пресс-секретарь посольства Евгений Хоришко объяснил это решение тем, что Кара-Мурза больше «не является журналистом».