W latach 1875–1886 studiował w Szkole Sztuk Pięknych w Krakowie, następnie krótko w Wiedniu, w latach 1886–1889 w Monachium i w Académie Colarossi w Paryżu oraz w latach 1889–1895 na Oddziale Kompozycyjnym, kierowanym aż do śmierci w 1893 roku przez Jana Matejkę.
W 1890 roku ożenił się z Anną Mikołajczykówną, córką chłopa z Bronowic, gdzie zamieszkali w drewnianym, krytym strzechą domu. Częstym gościem Włodzimierza Tetmajera w Bronowicach był poeta Lucjan Rydel, który za żonę wybrał sobie siostrę Anny Tetmajerowej, Jadwigę Mikołajczykównę. Uroczystości weselne tej pary (20 listopada 1900 roku w domu Tetmajerów) zostały przedstawione w dramacie Wesele Stanisława Wyspiańskiego; Tetmajer został w nim uwieczniony jako Gospodarz. Na osobie Włodzimierza Tetmajera wzorowana była także postać głównego bohatera noweli Bajecznie kolorowa (1897) I. Maciejowskiego-Sewera. Był członkiem Ligi Narodowej.