После окончания института был принят в труппу Ленинградского театра им. Ленинского комсомола, где играл роли молодых героев. Творческую судьбу во многом определила встреча с Георгием Товстоноговым, возглавившим театр в 1949 году. Молодой актёр не только был занят в спектаклях Георгия Товстоногова, но и приобщился к азам режиссёрской профессии, ассистируя мастеру. В 1956 году вместе с Г. Товстоноговым перешел в Большой Драматический театр. Прошел у Г. Товстоногова режиссёрскую стажировку. В 1960 году был назначен главным режиссёром в Театр им. Ленсовета, переживавший в это время творческий кризис после ухода художественного руководителя Н.Акимова. Театром им Ленсовета Игорь Петрович Владимиров руководил до конца своей жизни.
К 1960 году творческая индивидуальность Игоря Владимирова сформировалась вполне отчетливо. Яркое чувство юмора режиссёра, умение работать с музыкальной партитурой спектакля, ориентация на работу с молодёжью определили новое лицо театра им. Ленсовета, вырвавшегося на новый виток своего развития. Владимиров тщательно и скрупулезно подбирал в труппу новых актёров, сумев за короткое время собрать в театре созвездие творческих индивидуальностей. Основную ставку с самого начала режиссер делал на молодых актёров: Д.Баркова, Л.Дьячкова, Георгия Жжёнова, Н.Пенькова, Алексея Петренко, Анатолия Равиковича, В.Харитонова. Одной из самых главных удач стал приход в труппу театра Алисы Фрейндлих, чьё имя на долгие годы стало неразрывно связанным с театром и наиболее весомыми работами режиссёра Владимирова.
Театр им. Ленсовета внес новые черты в театральную палитру Ленинграда того времени с самого начала работы Игоря Владимирова. Органичный синтез яркой игровой формы, лирической публицистики и всепроникающей музыкальной стихии формировал поистине новаторскую театральную стилистику.
Если в первый период работы Владимирова можно было говорить о двух репертуарных линиях — 'проблемной' («Мой бедный Марат» и «Таня» Алексея Арбузова, «Пигмалион» Бернарда Шоу, «Ромео и Джульетта» У. Шекспира) и 'музыкально-комедийной' («Женский монастырь» В.Дыховичного и М.Слободского), то к 1966 году, с постановкой «Трёхгрошовой оперы» по Бертольду Брехту, в театре Ленсовета сформировался особый синтетический жанр, сочетающий в себе лучшие черты эксцентрики и трагедии, публицистики и лиризма, музыкального и драматического действа. Именно в этом жанре в театре им. Ленсовета Игорем Владимировым были поставлены лучшие спектакли 1970-х, имевшие огромный зрительский успех: «Укрощение строптивой», «Дульсинея Тобосская», «Люди и страсти», «Левша», «Трубадур и его друзья». Эти спектакли на много лет опередили триумфальное шествие по российским сценическим площадкам жанра мюзикла. Среди спектаклей других жанров — «Игроки» Гоголя, который сохраняется в репертуаре театра.
В 1976 году, после двадцатилетнего перерыва, Владимиров вновь вышел на сцену своего театра в качестве актёра. Он играл в таких спектаклях, как «Интервью в Буэнос-Айресе» (Карлос Бланко), «Эльдорадо» (Он), «Вишневый сад» (Гаев), «Вы чье, старичье?» (Багорыч), «Газовый свет» (Раф), «Песнь о городе» (Режиссер), «Круглый стол под абажуром» (Пришивин), «Собачье сердце» (Преображенский).
Весь период работы в театре им. Ленсовета И.Владимиров уделял очень много внимания формированию труппы. Среди актеров, выросших на сцене театра им. Ленсовета в серьезных мастеров сцены, — Сергей Мигицко, Михаил Боярский, Лариса Луппиан, О.Леваков, Ирина Мазуркевич, Е.Баранов, В.Матвеев, А.Пузырев, Т.Яковлева, А.Алексахина, М.Девяткин, Л.Леонова, Е.Маркина, Семён Стругачёв, А.Семёнов, Е.Филатов и многие другие. Фактически это несколько поколений актёров, выращенных режиссёром Игорем Владимировым. Много лет Владимиров вел актёрскую мастерскую в ЛГИТМиКе (ныне — СПГАТИ), и его ученики органично вливались в труппу.
Последовательная опора Владимирова на молодёжь привела к беспрецедентной для Ленинграда акции: в 1979 году при театре им. Ленсовета открылся его филиал — Молодежный театр, основу которого составили ученики Владимирова по ЛГИТМиКу. Актёры филиала были заняты в спектаклях основного репертуара театра им. Ленсовета, а на малой сцене играли свой самостоятельный репертуар. В 1980 году Молодежный театр во главе с его режиссёром С. Спиваком выделился в отдельную театральную структуру, сохранив при этом свое название (сегодня — Молодёжный театр на Фонтанке).
Наряду с напряженной работой в театре Игорь Петрович снимался и в кино. Список его кинематографических ролей не слишком велик, однако некоторые из них пользовались большой любовью зрителей. Особенно это относится, несомненно, к великолепному актерскому дуэту с Алисой Фрейндлих в фильме Э. Савельевой «Старомодная комедия». В качестве режиссера снял один фильм: музыкальную киносказку для взрослых «Лишний билет» (1983), где главные роли играли Е. Соловей и М. Боярский.
В конце 1980-х Игорю Владимирову и его театру не удалось избежать творческого кризиса, характерного практически для всех ленинградских театров того времени. Труппу покинули многие актеры: М. Боярский, А. Равикович, И. Мазуркевич, Лариса Луппиан, Л.Дьячков, Елена Соловей, Петр Шелохонов. Огромной потерей для театра стал уход Алисы Фрейндлих.
Однако многие спектакли Владимирова остались в репертуаре театра им. Ленсовета. Это «Крошка» Ж. Летраза, «Любовь до гроба» А. Николаи, «Гусар из КГБ» В. Рацера и В. Константинова, «Игроки» Н. Гоголя.