Владимир умер 15 июля 1015 года в своем загородном дворце в Берестове – ныне это район Киева. Он собирался завещать престол своему хоть и младшему, зато любимому сыну Борису. Поэтому окружающие скрыли его смерть, дабы выиграть время и известить Бориса о завещании отца. Дождавшись ночи, они проломали пол между двумя клетями, то есть между этажами дворца, на веревках спустили на землю тело князя, обвернутое в ковер, положили на сани, привезли в Киев и поставили в Десятинной церкви. Когда в городе узнали об этом, то бесчисленное множество народа сошлось в церковь и начали плакать по нему: знатные – как по заступнику земли русской, убогие – как о защитнике и кормильце своем. Затем тело положили в мраморный гроб и с плачем похоронили рядом с его супругой Анной Византийской. Во второй половине XIII века князь Владимир, как и княгиня Ольга, был причислен к лику святых.

Погребение Владимира Святого. Миниатюра из Радзивилловской летописи. XV век

Десятинная церковь была разрушена при нашествии на Русь хана Батыя, и под ее обломками оказались погребены саркофаги князя Владимира, его жены и других Рюриковичей. В 1635 году при разборе руин были обнаружены старые саркофаги, принятые митрополитом Петром Могилой за погребения Владимира и Анны. Они были закопаны вновь и снова раскопаны уже в XIX веке. Мощи святых были розданы в киевские и московские соборы, но к настоящему времени оказались утрачены.