Владимир Златоустовский родился 24 мая 1939 года в Москве. В 1960 году окончил Театральное училище им. Б.Щукина и до 1966 года работал в Центральном детском театре в Москве (ныне Российский академический молодёжный театр) у Анатолия Эфроса.
В 1968 году закончил режиссёрские курсы при Центральном телевидении Гостелерадио СССР и в 1969 году перешёл на телевидение в новое тогда ТО «Экран» (художественный руководитель Элем Климов). В качестве второго режиссёра работал над музыкальным фильмом «В тринадцатом часу ночи» Ларисы Шепитько и над картиной «Пираты XX века». С 1970 года работал на Киностудии им. М. Горького, был режиссёром многих сюжетов киножурнала «Ералаш».
Как актер Златоустовский снялся всего нескольких фильмах, но запомнился зрителям в роли адъютанта генерала Варравы майора Гаврилова, исполнявшего песню «Вечный огонь» («От героев былых времён») в кинокартине «Офицеры». Среди его режиссерских работ - фильмы «Набат», «Альфонс», «Полет аиста над капустным полем», «Москва смеется» и девять сезонов популярного российского сериала «Возвращение Мухтара» (2001-2010).