Cын Великого Князя Павла Александровича от его морганатического брака с О.В. Пистолькорс. В детстве и юности жил во Франции, первые стихи писал по-французски и по-английски. В 1904 г. его семья получила от баварского принца-регента титул графов фон Гогенфельзен. В 1908 г. Николай II дал Павлу Александровичу и его семье разрешение вернуться в Россию. Владимир начал учиться в Пажеском корпусе, увлекся живописью, музыкой и поэзией. С марта 1915 г. – на фронте в составе Императорского гусарского полка; с августа того же года особым императорским указом получил княжеский титул и фамилию Палей. В окопах писал стихи, перевел на французский язык драму К.Р. «Царь Иудейский» (перевод утрачен). В марте 1918 г. Петроградской ЧК отправлен в ссылку, сначала в Вятку, затем в Екатеринбург; в ночь на 18 июля зверски убит вместе с другими членами дома Романовых и их спутниками. В 1981 г. причислен Русской православной церковью заграницей к лику святых. Среди его стихотворений, составивших два сборника (1916, 1918), встречаются немногочисленные переводы.