Родившийся в Москве в знатной княжеской семье, Одоевский получил блестящее образование в Московском университетском благородном пансионе. Именно там под влиянием профессоров-шеллингианцев зародился кружок «Общество любомудрия», в котором собирались виднейшие умы эпохи: Алексей Хомяков, братья Киреевские и другие будущие лидеры славянофильства.

В 1826 году Одоевский переехал в Петербург, где женился на дочери гофмаршала Ланского. С 1828 по 1838 год он служил библиотекарем Комитета цензуры иностранной — упорядочил систему хранения запрещённых изданий и создал три каталога. Позже редактировал «Журнал Министерства иностранных дел», участвовал в возобновлении «Отечественных записок» и много публиковался. Вместе с супругой он основал литературный салон, где бывали известные писатели и музыканты.

В 1846 году Одоевского назначили помощником директора Императорской публичной библиотеки и директором Румянцевского музея. Незадолго до смерти он подружился со знатоком церковной музыки священником Дмитрием Разумовским. При поддержке Одоевского в Московской консерватории открылась кафедра истории церковного пения, которую возглавил отец Дмитрий.

В фондах Президентской библиотеки Республики Беларусь представлены издания произведений Владимира Одоевского.