Vladimir Afanasievich Obruchev nació el 28 de septiembre de 1863 en la propiedad de su abuelo en el pueblo de Klepinino, del distrito de Rzhev, en la provincia de Tver. Fue el segundo hijo de un oficial de estado mayor, Afanasiy Alexandrovich Obruchev, quien en 1864 alcanzó el rango de capitán. Su abuelo, el general Alexander Afanasievich Obruchev, recibió tierras polacas por su servicio en Polonia. Su bisabuelo, Afanasiy Fyodorovich Obruchev, se dedicó a la construcción de fortalezas militares en las fronteras occidentales de Rusia. Su madre, Polina Karlovna, de soltera Gertner, era hija de un pastor luterano de Revel. El hermano de su padre, el general mayor V. A. Obruchev, y la hermana de su padre, M. A. Sechenova, la primera mujer oftalmóloga en Rusia, también fueron personalidades destacadas. Los Sechenov a menudo recibían a Obruchev en su propiedad de Klepinino, donde disfrutaba de una rica biblioteca familiar.

Debido a los frecuentes traslados de su padre por trabajo, Vladimir vivió en diferentes ciudades de Polonia desde los tres hasta los 17 años y aprendió el idioma polaco. Recibió educación primaria en casa, y su madre, que dominaba el alemán y el francés, le inculcó el interés por los libros de viajes. Comenzó su educación en la escuela secundaria de Brest, continuó en el gimnasio de Radom y se graduó en la escuela real de Vilna.

Obruchev obtuvo su educación superior en el Instituto de Minas de San Petersburgo, donde estudió de 1881 a 1886. En 1885, realizó prácticas en los Urales. De agosto a diciembre de 1886, llevó a cabo investigaciones geológicas durante la construcción del ferrocarril de Transcaspio. De enero a agosto de 1887, cumplió con su servicio militar en San Petersburgo. Ese mismo año, publicó su primer trabajo científico "Arenas y estepas de la región de Transcaspio", que fue galardonado con una medalla de plata de la Sociedad Geográfica Rusa Imperial.

En 1892 y 1894, Obruchev participó en expediciones de Grigory Potanin como geólogo. En 1895 y 1898, dirigió un grupo de minería en Siberia Oriental, contribuyendo a la construcción de la línea ferroviaria Transiberiana. Fue el primer geólogo de plantilla en Siberia y se consideraba el sucesor de Ivan Dementievich Chersky.

Después de las revoluciones de 1905 y 1907, Obruchev fue miembro del Partido Constitucional Democrático y presidió su comité en Tomsk. En 1901 y 1912, enseñó en el Instituto Tecnológico de Tomsk y fue el primer decano del departamento de minería. En 1912, tuvo que dejar la enseñanza, ya que los funcionarios del zar le ofrecieron trasladarse a otro instituto donde no había cátedra de geología. Durante este período, escribió la novela "Plutonia".

Desde 1916, Obruchev se convirtió en miembro honorario de la Sociedad Mineralógica Rusa. En 1918 y 1921, enseñó en la Universidad de Tavrida en Simferópol. En 1919, el Consejo de la Universidad de Don le otorgó el título de doctor en geognosia y mineralogía. De 1921 a 1929, fue profesor en el departamento de geología aplicada de la Academia de Minas de Moscú.

Desde 1930, Obruchev presidió la comisión para el estudio del permafrost, y de 1939 a 1956 fue director del Instituto de Permafrost de la Academia de Ciencias de la URSS. En 1930, se convirtió en el primer director del Instituto Geológico de la Academia de Ciencias de la URSS. En 1942 y 1946, fue académico secretario de la Sección de Ciencias Geológicas y Geográficas de la Academia de Ciencias de la URSS, y de 1946 a 1953, miembro del Presidium de la Academia de Ciencias de la URSS. Desde 1947, fue presidente honorario de la Sociedad Geográfica de la URSS.

Obruchev hizo una contribución significativa a la popularización de la ciencia, dedicándose activamente a la labor educativa entre los jóvenes. Mantuvo contactos con escuelas y Casas de Pioneros, y también mantuvo correspondencia con el maestro y estudioso local N. M. Revyakin. Vladimir Afanasievich Obruchev falleció el 19 de junio de 1956 y fue enterrado en Moscú en el cementerio Novodevichy.