Первое, что вам нужно сделать, это создать шаблон данных, содержащий ваш ComboBox, в этом случае я привязал ItemsSource к DependencyProperty в окне Window. Он содержит модель презентации, которая имеет свойство ComboSource. SelectedValue был привязан через DataContext объекта ListViewItem к свойству, которое содержит выбранное значение.
<ListView.Resources>
<DataTemplate x:Key="comboBoxTemplate">
<ComboBox
ItemsSource="{Binding
Path=ModelData.ComboSource,
RelativeSource={RelativeSource AncestorType=Window}}"
SelectedValue="{Binding
Path=DataContext.Selection,
RelativeSource={RelativeSource AncestorType=ListViewItem}}"
DisplayMemberPath="Item"
SelectedValuePath="Id"
/>
</DataTemplate>
</ListView.Resources>
Тогда вам нужно будет сослаться на это из CellTemplate в GridViewColumn
<GridViewColumn
Header="Selection"
Width="160"
CellTemplate="{StaticResource comboBoxTemplate}"
/>