Po jego śmierci dwaj rzekomi lekarze przeszukali dokładnie jego bibliotekę. Wezwany z polecenia komisarza Siemaszki psychiatra Aristarch Iljin zabezpieczył mózg Biechtieriewa. Mózgowie wyjęto w gabinecie zmarłego, w obecności patologa Abrikosowa. Mózg uczonego przechowywano następnie w Institucie Mozga. Ciało neurologa zostało skremowane, badania pośmiertnego nie przeprowadzono. Pracę poświęconą mózgowiom Władimira Biechtieriewa i jego brata Nikołaja opublikował w 1933 roku Lew Pines.
Pomnik Biechtieriewa dłuta Michaiła Anikuszyna znajduje się na Cmentarzu Wołkowskim w Petersburgu.
Rodzina Dnia 9 września 1879 ożenił się z Natalją Pietrowną Baziljewską, z tego małżeństwa urodziło się sześcioro dzieci: Jewgienij (1880, zmarł w dzieciństwie), Olga (1883), Władimir (1887), (1888–1938), Jekatierina (1890) i Maria (1904). Po śmierci pierwszej żony ożenił się z Bertą Jakowlewną Are-Gurżij.
Piotra Biechtieriewa, inżyniera, aresztowano jako „wroga ludu” w 1937 i rozstrzelano. Jego córką była neurolog Natalja Biechtieriewa (1924–2008). Władimir Władimirowicz także był inżynierem.