В начале Великой Отечественной войны Владимир Осипович ушел на фронт. В апреле 1942 г. был тяжело ранен, предположительно в ходе апрельских боев под Вязьмой 4-го воздушно-десантного корпуса во время Ржевско-Вяземской операции. Попал в госпиталь в Ташкенте, а затем в Бугульме. В июне 1943 г. его повторно отправили в армию, где он принимал участие в войсковой разведке, форсировании Днепра, военных действиях на Северном Кавказе, освобождении Тамани, Житомира, Кировоградской наступательной операции. В начале 1944 г. года был вторично ранен, провел продолжительное время в госпитале. Получил Орден Отечественной войны I степени за бои в июне/июле 1944 г. по освобождению Белоруссии. Богомолову пришлось пройти немало фронтовых дорог – Подмосковье, Украину, Северный Кавказ, Польшу, Германию. Демобилизовался из армии в 1951 г. Награжден Орденом «Знак Почета», Орденом Трудового Красного Знамени, медалью «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.».