Советский физик, академик АН СССР(1958), основатель и первый директор Харьковского физико-технического института (1929—1932). Работы по молекулярной физике и спектроскопии, по физике и оптике твёрдого тела.
В 1910 году окончил Сиротский институт в Гатчине. После окончания Петроградского университета начал работать в Государственном оптическом институте, а затем в других институтах страны.
Будучи заместителем директора Ленинградского физико-технического института А. Ф. Иоффе, взял на себя основные хлопоты по организации и строительству Харьковского физико-технического института. Активно приобщал к работе в институте иностранных ученых. Александр Вайсберг был приглашен работать в институте Обреимовым и прибыл в Харьков во время его директорства. Научные работы относятся к физике кристаллов, молекулярной спектроскопии, оптике и др.
22 июля 1938 г. Обреимов был арестован в Харькове и обвинен в том, что он являлся агентом германской и английской разведок и участником правотроцкистской организации. Он также обвинялся в том, что входил в группу научных сотрудников, которые настаивали на признании "чистой" науки и на том, что наукой должны заниматься только "гениальные" люди. 19 ноября 1940 г. за "антисоветские высказывания" постановлением "тройки" ОСО Обреимову был определен срок наказания 8 лет исправительно-трудовых лагерей. С ходатайством о его освобождении в соответствующие инстанции обратились такие выдающиеся ученые, как С. И. Вавилов, А. Ф. Иоффе, В. Л. Комаров и др. Они характеризовали Обреимова как выдающегося специалиста в области физики. 21 мая 1941 г. постановлением Особого совещания при Народном комиссариате внутренних дел СССР дело в отношении Обреимова было прекращено, а сам он освобожден из-под стражи.
В 1946 году удостоен Государственной премии СССР, а в 1959 году награждён Золотой медалью имени С. И. Вавилова.
Один из близких друзей П. Л. Капицы со студенческих лет.