Ионесян родился в Тбилиси 27 августа 1937 года. Его отец был осуждён на 7 лет тюрьмы за торговые махинации. В 1954 году закончил среднюю школу, в том же году был пойман за кражу и осуждён на 5 лет лишения свободы условно. В 1959 году за уклонение от воинской обязанности приговорен к двум с половиной годам тюрьмы. После отбытия наказания женился, завел ребёнка и переехал в Оренбург, где стал работать солистом в местном театре музыкальной комедии. Там он сошёлся с балериной Алевтиной Дмитриевой, ради неё бросил жену и ребёнка и в 1963 переехал с ней в Москву. В Москве он снял квартиру на 2-й Мещанской улице, возле Рижского вокзала. Однако денег ему не хватало, и он решил добыть их грабежом.
Первое убийство
Первое убийство Ионесян совершил 20 декабря 1963 года в доме на Балтийской улице, в районе Сокола. Под видом работника Мосгаза он прошелся по нескольким квартирам, в которых под предлогом профилактического осмотра он высмотрел наиболее удобную жертву. Ею оказался 12-летний Константин Соболев. Убедившись, что дома никого нет, Ионесян нанёс мальчику топором большое количество рубленых ран (по другим сведениям, убийство было совершено ножом. Убив ребёнка, Ионесян забрал детский свитер, шестьдесят рублей, флакон одеколона «Шипр» и пляжные очки.
Опросив жильцов дома, милиция смогла составить портрет убийцы. Для воссоздания внешности преступника даже обращались за помощью к художнику Науму Карповскому и известному скульптору и антропологу Михаилу Герасимову.
Убийства в Иваново
25 декабря 1963 года Ионесян вместе с Дмитриевой приехал в Иваново, где совершил сразу два убийства. Продолжая представляться работником газового хозяйства, он проникал в квартиры и выискивал жертв. В квартире на улице Калинина он убил топором 12-летнего Михаила Кулешова, унёс пиджак, кофту, две авторучки и несколько облигаций. В другой квартире на Октябрьской улице он убил 74-летнюю женщину и взял из её квартиры карманный фонарик и 70 копеек. Вернувшись на улицу Калинина, он снова стал обходить квартиры. В одной из них изнасиловал 15-летнюю Галину Петропавловскую и нанёс ей девять ударов топором по голове. Забрал свитер, кофту, пуховый платок и 90 рублей. Девочка выжила и смогла описать внешность Ионесяна.
В тот же вечер Ионесян и Дмитриева бежали из Иванова (он говорил ей, будто выполняет «правительственное задание» и боится, что их могут убить). Они прошли в сторону Москвы пешком 10 км и только потом сели на автобус.
После убийств в Иваново делу «убийцы из Мосгаза» придали статус особо важного, его взяли под личный контроль министр охраны общественного порядка (так тогда называлось МВД) и заместитель председателя совета министров Алексей Косыгин. Ходом дела интересовался даже сам Никита Хрущёв.
Четвёртое убийство
28 декабря в Москве, в квартире на Ленинградском проспекте Ионесян убил 11-летнего Александра Лисовца. Когда Ионесян нанёс ему удар топором, мальчик побежал в туалет и попытался там закрыться, но убийца сумел догнать его и убил в туалете. Ионесян ничего не взял из квартиры: дверь в комнату, где стоял шкаф, была заперта на ключ и взломать её он не смог.
Последнее убийство
Последнее своё убийство Ионесян совершил 8 января 1964 года в квартире на Шереметьевской улице, в районе Марьиной рощи. Жертвой стала 46-летняя Мария Ермакова, которой он представился на этот раз работником ЖЭКа. Ионесян нанёс ей почти двадцать ударов топором. Из её квартиры пропало пять мотков пряжи, три пары носков, кошелёк, 30 рублей, настольные часы «Мир» и телевизор «Старт-3».
Арест
Несколько жителей Марьиной рощи сообщили милиции, что видели, как в день убийства молодой человек южной внешности с завёрнутым в простыню телевизором уехал с Шереметьевской улицы на грузовой машине. Участковый уполномоченный Малышев также видел это и запомнил первые две цифры госномера самосвала — 96. Сыщики быстро установили полный номер машины — МОЖ 96-26. У водителя узнали, что он действительно подвозил мужчину кавказской внешности и высадил его на углу улиц Трифоновская и 2-я Мещанская.
Одна женщина, проживавшая на улице Щепкина, сообщила, что у её соседки живёт племянница с мужем, что он похож на кавказца и недавно принёс телевизор, который тут же продал жильцу из соседнего дома. Проверив жильца, милиция выяснила, что это был тот самый телевизор, который пропал из квартиры Ермаковой. На квартире Ионесяна устроили засаду, но вместо самого убийцы задержали Алевтину Дмитриеву, которая сказала сыщикам, что Ионесян работает в КГБ и находится на выполнении секретного задания. Быстрая проверка, которой руководил тогдашний председатель КГБ Владимир Семичастный, показала, что Владимир Ионесян в КГБ не числится. Дмитриеву посадили в одиночную камеру. Она созналась, что её сожитель отправился в Казань, куда через некоторое время должна была приехать и она. На вокзале её должен был встречать Ионесян. В качестве приманки вместо Дмитриевой в Казань отправили загримированную сотрудницу МУРа.
Задержанием Ионесяна руководил лично министр внутренних дел Татарской АССР. 12 января 1964 года без каких-либо трудностей убийцу из Мосгаза арестовали прямо на перроне казанского вокзала.
Суд и приговор
Существует версия, что с Ионесяном беседовали лично Роман Руденко и Никита Хрущёв. Посмотрев на Ионесяна, Хрущёв заявил: «Чтобы через две недели его уже не было…»
Процесс Ионесяна был недолгим. 30 января 1964 года Верховный суд СССР вынес приговор: смертная казнь. Прошение о помиловании было тут же отклонено, и уже 1 февраля Владимир Ионесян был расстрелян.
Алевтину Дмитриеву приговорили к 15 годам лишения свободы. Впоследствии приговор был пересмотрен, и в 1972 году она была освобождена.