Do tej pory okrutny, wojowniczy i rozpustny (miał kilkanaście żon i podobno 800 konkubin), zmienił się całkowicie po przyjęciu chrztu w Chersonezie i ślubie z Anną, siostrą cesarza Bizancjum, Bazylego II w 988 r. Główne elementy fabuły legendy „Korsuńskiej” o wydarzeniach chrztu Włodzimierza, do dziś są obecne w wierzeniach związanych ze źródłem i cudownym obrazem Matki Boskiej we wsi Budziatycze na Wołyniu (miejscu narodzin księcia Włodzimierza).
Po powrocie do Kijowa zniszczył pogańskie chramy, wrzucił własnoręcznie posąg Peruna do Dniepru i po przybyciu duchownych z Bizancjum kazał przeprowadzić masowy chrzest ludności w Dnieprze. Założył miasto Włodzimierz Wołyński. Zwycięzca Waregów i zjednoczyciel państwa stał się teraz pokojowym i miłosiernym władcą, choć ustanowił surowe kary za pozostawanie w wierze pogańskiej. W Kijowie wzniósł cerkiew Dziesięcinną oraz założył pierwszą na Rusi szkołę.
Ostatnie lata życia księcia były wypełnione stałymi konfliktami z jego dwunastoma kłótliwymi, na wpół pogańskimi synami. Zmarł 15 lipca 1015 r. w drodze do Nowogrodu, dokąd wyruszył na wojnę z synem Jarosławem (Jarisleif).