Родился в семье преподавателя гимназии на юго-западе Украины в городе Николаеве. После окончания гимназии поступил в Московский университет, который окончил в 1907 г. Первоначально Владимир Семёнович обосновался в городе Одессе, занимаясь преподаванием в частных средних учебных заведениях.
В 1908 году он поступил на службу в качестве ботаника в Переселенческое управление и в Санкт-Петербургский ботанический сад. Владимир Семёнович совершил две экспедиции по Амурской области: 1908 — в бассейны рек Норы и Мамына, 1909 — по малодоступной реке Тырме. Во время этих поездок Владимир Семёнович обратил внимание на многочисленные непорядки и изъяны в работе чиновников Переселенческого управления. Он активно выступил в прессе, обвиняя Переселенческое управление в авантюризме, в обмане общества, так как введённые под давлением общественного мнения обследования переселенческих территорий почти не оказывали влияния на дело переселения, служа только ширмой, за которой разворовывались государственные средства. Эти смелые выступления стоили ему места ботаника в Переселенческом управлении, и на этом оборвалась деятельность как ботаника-флориста и географа.
С 1912 г. Доктуровский В. С. всецело отдаётся изучению болот. Можно сказать, что Владимир Семёнович первым у нас в стране поднял болотоведение до степени науки, установив внутреннюю связь между растительным покровом, водным режимом и геологическим строением болот, а также химическим составом торфа.
В 1912 г. Доктуровский поступил на службу в департамент Земледелия и работал на Минской болотной станции. В 1918 году переехал в Москву, с которой связана остальная часть его жизни. В Москве сотрудничал в многочисленных научных учреждениях, главным образом в Научно-экспериментальном торфяном институте (1922–1930), вёл также большую педагогическую работу.
Экспедиционная деятельность Доктуровского Владимира Семёновича огромна. Он был участником Международных ботанико-географических экскурсий по Швеции и Хорватии, Чехословакии и Польше. До последних своих дней был председателем комиссии по изучению болот при Международной ассоциации почвоведов.
Научное наследие Доктуровского Владимира Семёновича составляет около 140 работ.
В фотоархиве Ботанического Музея хранятся фотографии и негативы В.С. Доктуровского, сделанные им во время экспедиций Переселенческого управления в Амурскую область.