Российский и Советский учёный в области транспорта, лауреат Сталинской премии, академик АН СССР с 1939 года.
В 1897 году окончил Петербургский институт инженеров путей сообщения.
С 1901 года преподавал в Московском инженерном училище, с 1919 по 1922 год — профессор Московского института гражданских инженеров, с 1923 по 1949 год — профессор Московского института инженеров железнодорожного транспорта. С 1939 года и до конца жизни возглавлял секцию по научной разработке проблем транспорта Академии наук СССР.
Основные научные труды Образцова посвящены проблемам проектирования железнодорожных станций и узлов, организации планирования сортировочной работы на сети железных дорог, а также вопросам взаимодействия служб железной дороги и различных видов транспорта между собой.
Активно участвовал в разработке идеологии детских железных дорог, с 1936 года был председателем Совета содействия строительству детских железных дорог.
В годы Великой Отечественной войны на свои сбережения приобрёл самолёт ЯК-1 № 1027, назвал его "Ртищевский железнодорожник" и подарил лётчику-истребителю 291-го истрибительного полка, Герою Советского Союза, капитану А. Ф. Лавренову.
За свою деятельность Образцов награждён тремя орденами Ленина, а также другими орденами и медалями. Лауреат Сталинской премии 1942 и 1943 годов.
В 1949 году его именем назван Ленинградский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта.
Сын — Сергей Владимирович Образцов — основатель и художественный руководитель Театра кукол.
В честь В.Н. Образцова названа московская улица Образцова.