Родился 17 января 1939 года в городе Запорожье, украинец.
Окончил физико-технический факультет Днепропетровского университета (1962), инженер-механик по специальности «Летающие аппараты».
В 1962-1977 годах работал в КБ «Южное» (г. Днепропетровск), непосредственный участник разработки стратегических ракетных систем и космических аппаратов серии «Космос».
В 1977-1990 годах работал в аппарате ЦК Компартии Украины, с 1980 г. - заведующий сектором ракетно-технической и авиационной техники. Принимал участие в организации и координации работ по всем программам создания ракетно-космической и авиационной техники Украины.
С 1990 г. - заведующий подотделом оборонительного комплекса, связи и машиностроения Кабинета Министров Украины.
С 1992 г. - Генеральный директор Национального космического агентства Украины. Руководитель разработки и непосредственный участник создания и воплощение первой Национальной космической программы Украины (1992-1994 гг.). Член Международной академии астронавтики.
С августа 1994 г. - Секретарь Совета национальной безопасности при Президенте Украины, с октября 1994 г. -- Советник Президента Украины по вопросам национальной безопасности.
С августа 1996 г. по ноябрь 1999 г. - Секретарь Совета национальной безопасности и обороны Украины. Один из авторов Концепции национальной безопасности и обороны Украины, Государственной программы строительства и развития Вооруженных сил Украины и других ведущих документов стратегии строительства и развития государства.
К ноябрю 1999 г. возглавлял Государственную межведомственную комиссию по вопросам сотрудничества с НАТО, был сопредседателем Консультационного комитета при Президентах Украины и Польши, сопредседателем секретариата Комиссии Кучма - Гор; в 2000-2001 годах возглавлял Межведомственную комиссию по вопросам урегулирования политического конфликта в приднестровском регионе республики Молдова; с ноября 2000 года по декабрь 2002 года был заместителем председателя Правительственного комитета по вопросам обороны, оборонно-промышленного комплекса и правоохранительной деятельности.
Был первым главным редактором научно-практического журнала «Стратегическая панорама».
С ноября 1999 г. - советник Президента Украины. С июля 2000 г. по декабрь 2002 г. - Глава Государственной комиссии по вопросам оборонно-промышленного комплекса Украины. Руководитель и участник разработки Государственной программы развития вооружения и военной техники и Концепции структурной перестройки оборонно-промышленного комплекса Украины. С декабря 2002 г. помощник Президента Украины по вопросам национальной безопасности.
Создал соответственно Указу Президента (январь 2003 г.) Национальный центр по вопросам евроатлантической интеграции Украины, работу которого возглавляет на общественных началах.
С марта 2000 - советник Президента Украины.
С марта 2003 г. по январь 2005 г. - заместитель Председателя Государственной комиссии по вопросам реформирования и развития Вооружённых сил Украины, непосредственный участник разработки Стратегического оборонительного бюллетеня Украины на период до 2015 г., Военной доктрины Украины (июнь 2004 г.) и Закона «Об основах национальной безопасности Украины» (июнь 2003 г.). С декабря 2003 г. - организатор и директор на общественных началах Института проблем национальной безопасности и обороны Украины.
С 24 мая 2006 - временно исполняющий обязанности Секретаря Совета национальной безопасности и обороны Украины. Член Президиума Комитета по Государственным премиям Украины в области науки и техники (с ноября 2000).
С 19 апреля 2014 - внештатный советник и. о. Президента Украины Турчинова А. В.
С 26 июня по 5 августа 2014 года - советник Президента Украины Петра Порошенко. Затем указом президента назначен директором Национального института стратегических исследований (по совместительству советник Президента Украины). С 9 апреля 2015 года - внештатный советник Президента Украины.
В мае 2015 года президент П. Порошенко делегировал Владимира Горбулина представлять Украину в трёхсторонней контактной группе по урегулированию войны на Донбассе.
Лауреат Государственной премии СССР в сфере науки и техники (1990), лауреат премии им. М. К. Янгеля (1988), лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники (2002).
Награждён орденами Трудового Красного Знамени (1976, 1982), Орденом князя Ярослава Мудрого, V степени (апрель 1997) и IV степени (январь 2004), медалями. Имеет награды иностранных государств.
Заслуженный машиностроитель Украины (1994).
Награждён Почётной грамотой Верховной Рады Украины (январь 2004).
Научные исследования касаются проблем системного анализа и теории проектирования сложных технических систем и обеспечения национальной безопасности государства в архитектуре коллективной безопасности и обороны. Внёс значительный вклад в определение научно-методологических основ системы национальной безопасности Украины и в создание правовых основ развития её оборонительной составляющей.