В 1948 году окончил актерское отделение Свердловского театрального института.

Работал режиссером Свердловского драматического театра, актером и режиссером театров в Сталиногорске (ныне Новомосковск) Тульской области и в Нижнем Тагиле.

С 1955 года - главный режиссер Свердловского ТЮЗа.

В 1957 году заочно окончил исторический факультет Свердловского университета. В том же году был принят в штат Свердловской киностудии, где в качестве второго режиссера участвовал в постановке фильмов «Пора таежного подснежника» и «Ждите писем».

В 1963 году на киностудии «Таджикфильм» поставил фильм «Дети Памира». В 1967 году снял комедию на военную тему «Женя, Женечка и «катюша» по сценарию, написанному совместно с Булатом Окуджавой.

Всенародную известность Мотылю принесла приключенческая картина "Белое солнце пустыни".

Устойчивой оказалась и популярность двухсерийной ленты «Звезда пленительного счастья» (1975), также единодушно признанной кинокритикой и публикой.

В 1978 году на сцене Центрального театра Советской Армии В.Мотыль поставил драму А.Н.Островского «Лес», на основе которой спустя два года был снят фильм с Л.Целиковской и Б.Плотниковым в главных ролях.

В 1976-1985 годах Владимир Мотыль - художественный руководитель Студии художественных фильмов ТО «Экран» Останкино.

В начале 1990-х годов поставил фильмы «Расстанемся, пока хорошие» и «Несут меня кони».

В мае 2006 года на Санкт-петербургском фестивале «Виват кино России!» получил приз «Немеркнущая зрительская любовь».

В 2007 году на экраны России вышел его фильм «Багровый цвет снегопада».