российский светлейший князь, генерал от инфантерии, участник Кавказских походов. Сын Кавказского наместника генерал-фельдмаршала М. С. Воронцова от брака с Елизаветой Ксаверьевной урожденной графини Браницкой.
Образование получил в Одесском Ришельевском лицее, из которого выпущен в 1842 г. с правом на чин XII класса и в том же году поступил на службу в Департамент внешних сношений Министерства иностранных дел. В 1845 г. был произведен в коллежские секретари и назначен в распоряжение своего отца, который тогда же получил должность наместника Кавказа. С самого начала своего нахождения на Кавказе принимал участие в походах против горцев и в 1846 г. за отличие в Даргинском походе был произведен в титулярные советники с пожалованием звания камер-юнкера. 2 октября 1847 г. перешел из гражданской службы в военную, был зачислен штабс-капитаном в лейб-гвардии Преображенский полк и назначен флигель-адъютантом. В том же году он находился в делах под Гергебилем и Салтами и в начале 1848 г. за отличие был награжден орденом св. Владимира 4-й степени с бантом. В кампании 1849 г. он также действовал с отличием и был произведен в капитаны и почти сразу же в полковники, 6 октября награжден золотой полусаблей с надписью «За храбрость» и вслед за тем назначен командиром Куринского егерского полка. 1 февраля 1852 г. был удостоен ордена св. Георгия 4-й степени. 1 октября 1852 г. он был произведен в генерал-майоры Свиты Его Величества.
Во время Крымской войны находился в рядах действующей армии и неоднократно принимал участие в делах с англо-французами под Севастополем, где был ранен; за отличие был награжден орденами св. Станислава 1-й степени с мечами (в 1855) и св. Владимира 3-й степени с мечами (в 1856); 6 декабря 1856 г. был назначен генерал-адъютантом. 17 апреля 1862 г. был произведен в генерал-лейтенанты; в 1865 г. был назначен Одесским городским головой; в 1869 г. получил орден св. Анны 1-й степени с императорской короной и мечами; в 1870 г. – уволен в бессрочный отпуск с дозволением выехать за границу для лечения.
Вернувшись на службу в середине 1870-х гг., был назначен командиром 10-го армейского корпуса, который во время русско-турецкой войны 1877-1878 гг. находился в резерве действующей армии и стоял в Крыму, и в 1878 г. был произведен в генералы от инфантерии. Был также первым президентом Одесского общества изящных искусств, кроме того он оказывал значительную поддержку археологическим изысканиям под Одессой. С 26 августа 1851 г. был женат на М. В. Столыпиной, урожденной Трубецкой.