Родился 9 января 1897/ 28 декабря 1896 (ст.ст.) в Санкт-Петербурге. Сын Великого князя Павла Александровича от его морганатического брака с Ольгой Валерьяновной Пистолькорс, внук Александра II.
Детство прошло во Франции. Владимир читал и писал по-французски, по-английски и по-немецки, а позже и по-русски, играл на фортепиано и других инструментах, рисовал. Семья жила в Париже, и при этом часто путешествовала по Франции и Германии.
В 1908 году, после разрешения семье вернуться в Россию, маленький граф Гогенфельзен приехал в Санкт-Петербург и поступил в Пажеский корпус. Володя по-прежнему жадно читал и брал частные уроки живописи и музыки. Примерно в 1910 году Владимир открыл в себе призвание к литературе и начал писать стихи.
Владимир был верующим и воцерковленным человеком. Состоял в берлинском православном Свято-Князь-Владимирском братстве, часто посещал богослужения.
С началом Первой мировой войны граф Владимир, как многие русские юноши, преисполнился патриотического энтузиазма. В декабре 1914 года князь Владимир поступил в императорский гусарский полк, в феврале 1915 отправился на фронт. Положение сына Великого князя не ограждало Владимира от жестокости войны. Несколько раз его посылали в опасные разведки, а пули и снаряды постоянно сыпались вокруг него. За храбрость он был пожалован военным орденом Анны 4-й степени, ему было присвоено звание поручика.
5 (18) августа 1915 года царским указом графине Гогенфельзен и её детям были пожалованы княжеский титул и фамилия Палей. 1 сентября 1915 года новоиспечённый князь присоединился к своему полку и принимал участие в нескольких военных операциях.
В окопах Владимир продолжал писать, и наравне со многими темами, его поэзия стала отображать страдание и разруху, приносимые войной, самоотверженную работу сестёр милосердия и смерть дорогих собратьев по Пажескому корпусу. Он также перевёл на французский язык известный поэтический труд Великого князя Константина Константиновича (К.Р.) «Царь Иудейский».
Владимир пытался сочетать воинский долг и литературную деятельность. Он по-прежнему много читал, становясь всё более преданным поклонником Пушкина. Летом 1916 года вышла в свет первая книга его стихов. Доходы от ее продажи пошли на благотворительные проекты императрицы.
3 (16) марта 1918 года председатель Петроградской ЧК Урицкий издал предписание всем членам семьи Романовых явиться в ЧК. Владимир явился в здание Петроградской ЧК, Урицкий сделал ему оскорбительное предложение: отказаться от отца и получить свободу или отправиться в ссылку. Владимир выбрал ссылку.
Жители Вятки относились к ссыльным благожелательно, приносили им гостинцы. Обеспокоенные растущими симпатиями населения к членам царской семьи большевики вскоре перевели их в Екатеринбург. Туда же привезли и великую княгиню Елизавету Фёдоровну.
7 (20) мая 1918 ссыльных отправили в Алапаевск, где поселили в новой тюрьме – Напольной школе. 8 (21) июня 1918 большевики отобрали у узников почти все их личные вещи: одежду, обувь, простыни, подушки, деньги и драгоценности, оставив им лишь ту одежду, что была на них, и одну смену постельного белья. По-видимому, им также запретили писать письма и даже получать корреспонденцию. Единственное, что им разрешили, — это отправить в последний раз краткие телеграммы родственникам. Владимир написал: «Переведён на тюремный режим и солдатский паёк. Володя».
А ранее в последнем письме родителям Владимир рассказывал о страданиях и унижениях узников, но одновременно подчеркивал, что его вера даёт ему мужество и надежду. Он также писал: «Всё, что раньше меня интересовало: эти блестящие балеты, эта декадентская живопись, эта новая музыка, — всё кажется мне теперь пошлым и безвкусным. Ищу правды, подлинной правды, света и добра».
Существует версия, что незадолго до казни большевики вновь предлагали Владимиру отказаться от отца и стать свободным. Владимир Павлович предложение не принял. И в ночь на 5 (18) июля 1918 года князь Владимир Павлович Палей был убит и сброшен в шахту.
8 июня 2009 года Генеральная прокуратура России посмертно реабилитировала князя Владимира Палея.
Протоиерей Александр Дубасов