Владимир Бустрем родился 5 января 1883 года в городе Кемь Архангельской губернии, в многодетной семье лесничего. Его отец Владимир Петрович Бустрем, немец лютеранского вероисповедания, служил в 1-м Кемском лесничестве.

В своей автобиографии, написанной 13 февраля 1925 года, Владимир отмечал:

«Отец умер в 1886 году. Осталось шесть человек детей и мать. Источник существования семьи — пенсия 29 рублей с копейками и труд матери, подрабатывавшей шитьем. После окончания церковно-приходской школы, учился в Архангельской губернской мужской классической гимназии за казенный счет. С пятнадцати лет стал зарабатывать репетиторством и перепиской у адвоката».

Параллельно с учебой в гимназии юноша активно посещал нелегальные кружки политобразования. Являлся членом ученического литературного кружка, связанного с местной колонией политических ссыльных. В 1902 году он был исключен из выпускного класса гимназии за политическую неблагонадежность. Но это не помешало образованию будущего революционера. Он окончил гимназию со своим же выпуском, сдав на отлично все экзамены экстерном, и осенью 1903 года уехал в сибирский город Томск, где в том же году поступил на механическое отделение местного технологического института. Но учиться ему пришлось недолго, и причиной тому была политическая деятельность.

Во время учебы Бустрем примкнул к студенческому движению, вступил в социал-демократический кружок. Однако уже на втором курсе ему пришлось расстаться с институтом: за участие в студенческой забастовке Бустрем был привлечен к профессорскому дисциплинарному суду и отчислен из института. При этом отмечалось, что политическая неблагонадежность студента сопровождалась его активным участием в революционной деятельности.

В конце 1904 года Бустрем вернулся в Архангельск, в декабре был призван на военную службу и отправлен в Новгород. Служил рядовым в 1-й батарее 22-й артиллерийской бригады. Вел активную партийную работу, организуя социал-демократические кружки и митинги у артиллеристов. Владимир выступил организатором революционной маевки военнослужащих, инициировал проведение забастовки в своей артбатарее против произвола офицеров. В июле 1905 года в Новгороде был проведен большой митинг, собравший представителей всех частей гарнизона, рабочих и интеллигенции. После этого митинга Бустрем, как один из его организаторов, не дожидаясь ареста, вынужден был скрыться и уйти в подполье. Жил нелегально в Вологде, работал практикантом на местном пивоваренном заводе и поддерживал тесную связь с местными революционными кругами. После серьезной стычки с черносотенцами Бустрем вынужден был покинуть Вологду и перебраться в Петербург, где он совмещал трудовую деятельность с работой в окружной социал-демократической организации, выезжал с партийными заданиями в Кронштадт, вел агитационную работу в войсках.

В это время состоялось его знакомство с Евгенией Яковлевной Лейцингер, дочерью знаменитого архангельского фотографа и общественного деятеля Якова Лейцингера, неоднократно избиравшегося городским головой Архангельска. В начале века она без разрешения отца уехала в Петербург, а, познакомившись с Бустремом и полюбив его, Евгения в последующие годы везде следовала за ним.