Владимир Яковлевич Мотыль родился 26 июня 1927 года в местечке Лепель в Белоруссии в семье польского эмигранта.
В 1948 году Владимир окончил Театральный институт в Свердловске, а в 1957 году заочно — исторический факультет Свердловского госуниверситета. Был режиссёром драматического театра в Свердловске, актёром и режиссёром театра в Новомосковске и в Нижнем Тагиле.
В 1955 году стал главным режиссёром театра юного зрителя в ставшем ему родным Свердловске. В этом же городе в период с 1957 по 1960 годы работал на киностудии режиссёром.
Свой первый фильм «Дети Памира» Владимир Мотыль выпустил в 1963 году на киностудии Таджикской ССР, а в 1967 году снял картину «Женя, Женечка и «Катюша»». Известность и настоящую любовь зрителя режиссёр обрёл после выхода на киноэкраны ленты «Белое солнце пустыни». Также очень удачной стала и картина «Звезда пленительного счастья», вышедшая в 1975 году.
С 1976 по 1985 годы Мотыль являлся художественным руководителем Студии художественных фильмов ТО «Экран».
Владимир Мотыль – почётный гражданин Душанбе, заслуженный деятель искусств Таджикистана, обладатель Государственной премии России. В 1999 году был председателем жюри IX Международного кинофестиваля «Послание к Человеку».
Его последней киноработой стал фильм «Багровый цвет снегопада», съемки которого режиссер закончил к своему 80-летнему юбилею.
21 февраля 2010 года Владимир Мотыль скончался. Ему было 82 года. Похоронен на Востряковском кладбище в Москве.