Dzimis Vārkavas pagastā (kas tolaik ietilpa Vitebskas guberņasDaugavpils apriņķa sastāvā) nelielās Šustjankas muižas rentnieka Onufrija Kovaļevska ģimenē. Pamatizglītību guvis mājās. Studējis Pēterburgas universitātē tieslietas, 1868. gadā apprecējās un kopā ar sievu devās uz Vāciju studēt dabaszinātnes. 1872. gadā Jēnas universitātē aizstāvējis Dr.Phil. disertāciju par zirgu paleontoloģiju (nagaiņu vēsturisko attīstību), 1875. gadā Pēterburgas universitātē ieguvis mineraloģijas un ģeoloģijas maģistra grādu.
Kopš 1881. gada ģeoloģijas fakultātes docents Maskavas universitātē. Daudz tulkojis un par saviem līdzekļiem izdevis zinātnisko literatūru – vairāk nekā 60 grāmatas par dabas zinātņu jautājumiem.
Vladimira sieva Sofija Kovaļevska bija izcila matemātiķe, pirmā profesore sieviete Krievijā. 1878. gadā piedzima meita Sofija. Miris, izdarot pašnāvību (šķiršanās no sievas, bankrots), 1883. gada 28. aprīlī, apbedīts Maskavā.
"Über das Anchitherium aurelianese Cuv. und die paläontologische Geschichte des Pferdes" (1872) - zinātņu doktora disertācija par zirgu paleontoloģiju Jēnas universitātē
"Sur l`Anchitherium aurelianense Cuv. et sur l`histoire paleontologique des chevaux", «Memoires de l`Academie des sciencer de St-Petersbourg», VII serie, v. XX, № 5 (1873)
"Несколько слов о границах между юрской и меловой формациями и о той роли, которую могут играть юрские отложения России в решении этого вопроса." Изв.Имп.Общества ЛЕАЭ, т. XIV.М., 1874.75 с. (1874)
"Остеология двух ископаемых видов из группы копытных — Entelodon и Gelocus Aimardi" (1875)
"Monographie der Gattung Anthracotherium Cuv. und Versuch einer natürlichen Classification der fossilen Huftiere" (1876) - monogrāfija par fosilo nagaiņu klasifikāciju
"The complete works of Vladimir Kovalevsky". (edited by Stephen Jay Gould) New York: Arno Press, 1980. 478 p.