Родился в многодетной семье лесничего. Когда ему было три года, умер отец. Сперва проучился в церковно-приходской школе, потом поступил в Архангельскую гимназию. В Пятом классе стал членом учительского гимназического кружка, который был ориентирован на изучение и обсуждение полулегальной литературы. Деятельность этого кружка была напрямую связана с местной колонией сосланных по политическим причинам. Это привело к неприятным последствиям для Владимира Бустрема — в 1902 году он был исключён из гимназии по причине своей политической неблагонадёжности, притом что исключён он был из выпускного класса. Тем не менее весной 1903 года он сдал экстерном экзамены за Восьмой класс по гимназической программе и в этом же году поступил в Томский технологический институт.
Во время учёбы в институте Бустрем начал активно участвовать в студенческих группировках революционного толка, вскоре стал членом кружка социал-демократов. Несколько раз участвовал в студенческих забастовках и манифестациях, что привело к профессорскому дисицплинарному суду в отношении Бустрема. В 1904 году после «чистки» вернулся в Архангельск, где вскоре был призван на военную службу и в составе части отпраился в Новгород. Проходил службу в 22-ой артиллерийской бригаде. Вёл активную кружковую деятельность, выполнял различные партзадания. Пик его политической активности пришёлся на май-июнь 1905 года. Тем не менее после июльского митинга 1905 года ушёл в подполье. Проживал в Петербурге на нелегальных позициях, проводил революционную агитацию среди местных войск, позже переместился в Вологду.
Над головой Бустрема замаячила угроза ареста, что сподвигло его на переезд в Севастополь, который был санкционирован ЦК РСДРП весной 1906 года. Там был направлен на службу на флоте, где продолжил пропагандистскую деятельность. Вошёл в состав Крымской партийной конференции, которая так и не состоялась, так как была провалена. Зато 16-22 ноября 1906 года как представитель от Севастополя, принял участие в Первой конференции партийных и боевых организаций РСДРП в Таммерфорсе. После завершения конференции остался в Финляндии, где вошёл в состав центральной группы военной организации РСДРП. И опять принялся за агитационно-пропагандистскую работу в Выборге и Гельсингфорсе среди гарнизонных солдат.
1907 года — время нелегального проживания Бустрема в Либаве. Позже участвовал в Пятом нелегальном Лондонском съезде РСДРП в качестве почётного делегата от Либавской военной парторганизации. После завершения съезда участвовал в собрании латышских Социал-демократов.
Наконец, после возвращения в Россию последовал арест Бустрема в Петербурге. Полтора года провёл в «Крестах». Судебный процесс завершился 13 ноября 1908 года: вместе с Трилиссером и Нейманом, которые также проходили по «Делу о боевой организации РСДРП» был приговорён в 6 годам каторжных работ. Все втроём отбывали наказание в Петербургской пересыльной, затем Бустрема отправили «по этапу» в Вологодскую, а после и в Ярославльскую каторжные тюрьмы. После этого злоключения продолжились, и Бустрема транспортируют в Восточную сибирь, в село Коченга Киренского уезда Иркутской губернии. Последние два года ссылки он провёл в Иркутске, проработав в статистическом отделе, в отделе труда Иркутского комитета Всероссийского союза городов, и напоследок попробовал свои силы в обществе потребителей служащих и рабочих Забайкальской железной дороги.
В конце марта, после событий Февральской революции 1917 года вернулся в Архангельск, отбыв срок каторги, его немедленно кооптировали в местный Совет рабочих и солдатских депутатов, был избран в исполком совета. В это время выразил политическую близость к объединению меньшевиков-интернационалистов, вместе с тем состоял в объединённой организации РСДРП. С июля 1917 по январь 1918 Бустрем становится председателем Архангельского совета рабочих и крестьянских депутатов, с февраля по сентябрь 1918 — зампредседателя архангельского губисполкома. С сентября 1918 по март 1920 — заведующий статистическим отделом архангельского губернского земства. Вступление в РКП(б) последовало в феврале 1920 года, а в апреле этого же года его переводят в Москву на должность заместителя заведующего учёным подотделом ЦК РКП(б).
Наступает август 1922 года, который привносит свои коррективы в судьбу Бустрема. Последовала рекомендация Трилиссера, по которой Бустрема направляют для дальнейшей работы в ИНО ОГПУ. Вскоре следует счастливое для него назначение на пост легального резидента в Берлине, который он занимает до 1925 года. Его активность позволила заниматься интенсивной вербовкой кадров из диппредставительств, а также из внешнеполитического ведомства Германии. Эти ценные источники информации помогли Бустрему раздобыть копии важных писем МИДа своим представительствам в Варшаве, Стамбуле и Лондоне, в которых, напрмер, шла речь о поставках военных материалов из Англии в Польшу, а также важные сведения о перспективах развития германо-польских отношений.
К началу 1926 года советская сторона располагала несколькими источниками в полицейских структурах Берлина, которые оперативно поставляли сведения напрямую из берлинского главного управления полиции. Эти сведения касались внутриполитического состояния Веймарской республики, а также раскрывали обстановку в различных партиях и объединениях Германии, в том числе и НСДАП.
Однако после отлаживания механизмов поставки необходимой информации Бустрем вернулся в СССР в декабре 1925 года. Был помощником начальника ИНО ОГПУ до 1929 года. В период с января по июнь 1930 года он — замначальника Главной инспекции ВСНХ СССР. В июле его направляют в роли уполномоченного по хлебозаготовкам. Июль-сентябрь — время работы на Кавказе (Вешенский район Северокавказского края). Октябрь-декабрь — работа в Воронеже.
В январе 1931 года его увольняют из органов разведки по состоянию здоровья. Февраль-март 1931 года — пост начальника железнодорожного транспорта Кузнецкстроя, а в июне-ноябре того же года Бустрема определяют представителем Кузнецкстроя в Ленинграде. Следующий год он работает заместителем заведующего ОМС Исполкома Коминтерна. С июля 1932 года — заместитель ответственного редактора издательства «Каторга и ссылка». В апреле 1934 года он становится внештатным инструктором МК ВКП(б), и на этом посту им налажено сотрудничество с Большой Советской Энциклопедией. Последняя чиновничья должность, которую он занимает с февраля 1936 года — заместитель директора НИИ Экономики Севера.
Умер 13 февраля 1943 года. Похоронен на Введенском кладбище в Москве. Награждён знаком «Почётный работник ВЧК-ГПУ» и боевым оружием от Коллегии ОГПУ.