Корни семейства Амбарцумовых восходят к армянской фамилии Амбарцумянц. Отец — Амбарцум Егорович (Григорьевич, Крикорович) Амбарцумов, почётный гражданин г. Шемахи, Бакинская губерния, благотворитель, сподвижник основателя обучения глухонемых в России Фёдора Андреевича Рау, племянник Саркиса Амбарцумянца, основавшего в Шемахе первую лютеранскую общину. Основатель и владелец частной школы для глухонемых в г. Саратове. Мать - Каролина Андреевна Кноблох, немка по происхождению, лютеранка по вероисповеданию. Богатые духовные и религиозные христианские традиции родителей с детства взрастили во Владимире непоколебимую веру.
Несмотря на нерядовой научный потенциал, талант незаурядного физика, Владимир оставил исследовательскую деятельность и посвятил себя служению Богу.
В религиозном плане прошел сложный путь: был лютеранином, баптистом, священником РПЦ.
Деянием юбилейного освященного архиерейского собора Русской православной церкви (13–16 августа 2000 года) о соборном прославлении новомучеников и исповедников Российских ХХ века Владимир Амбарцумов причислен к лику святых в чине почитания - священномученик.