Внес значительный вклад в педагогическую теорию и практику. Опираясь на эволюционную теорию Ч. Дарвина, явился основоположником известной педагогической концепции, которая получила название "Эволюционная педагогика". Её основу составляет идея развития, т.е. трактовка обучения и воспитания как поступательного движения, соединённая с убеждением, что образование во всех его видах и формах является одним из важнейших факторов общественного прогресса («Основы новой педагогики», 1913, 1916). По Вахтерову, формирование ребёнка зависит от внутреннего стремления к развитию и от влияния окружающей среды. Задача педагога — способствовать благоприятному сочетанию этих условий, изучать индивидуальные особенности ребёнка. Научный принцип выдвигал как определяющий при решении вопросов содержания школьного образования, методов обучения и воспитания. Он обосновал самостоятельность педагогики как науки, своеобразие методов педагогического исследования. Для сравнения эффективности различных методов обучения детально разработал и теоретически обосновал методику естественного эксперимента, обеспечивавшего объективность оценки организационных форм, средств, приемов обучения и при этом не нарушавшего естественного хода учебного процесса. Как теоретик и методист начального обучения следовал педагогическим идеям К. Д. Ушинского. Как сторонник развивающего обучения, выступал за обновление и расширение содержания обучения в народной школе, за активные методы, способствующие развитию самостоятельности, мышления ребёнка. Широко известен как автор книг для первоначального обучения. Изданный им в самом конце XIX века «Русский букварь» выдержал более 120 изданий. Большое распространение получила и его хрестоматия «Мир в рассказах для детей».
Родился в семье промыслового рабочего. Учился в Арзамасском духовном училище, затем в Нижегородской духовной семинарии. В 1874 году он оканчивает курсы при Московском учительском институте и получает назначение учителем в одно из училищ Смоленской губернии.
В одном из источников есть указание на работу Василия Порфирьевича и в Виленской губернии. Так, в биографическом очерке П. К. Козлова (1863–1935) упоминается, что будущий путешественник «собирался поступить в Виленский учительский институт, однако педагоги (среди которых был известный в будущем деятель просвещения В. П. Вахтёров) не смогли выхлопотать ему казённую стипендию».
Шесть лет Василий Порфирьевич работает учителем, а затем в течение 15 лет (1881-1896) был инспектором народных училищ. Сначала в Смоленской губернии, а затем с 1890 года его переводят в Москву, как энергичного, талантливого педагога. Принимал активное участие в работе Московского комитета грамотности, в организации школ для рабочих и способствовал созданию ряда внешкольных учреждений. В 1896 вынужден был уйти в отставку, так как департамент полиции квалифицировал его деятельность как «прикрытие среди учителей Москвы неблагонадёжного элемента». С 1898 по 1902 читал лекции на учительских курсах в Курске, Саратове и др. городах. С 1893 по 1903 работал в школе при Тверской мануфактуре Морозовой. В 1903 был арестован за якобы противоправительственную агитацию в школе и среди рабочих и выслан в Новгородскую губернию.
В декабре 1904 был восстановлен во всех своих правах и возвратился в Москву, но к педагогической деятельности допущен не был. Принимал участие в учреждении Всероссийского учительского союза (1905—1907). Был одним из организаторов и участником Всероссийского съезда по вопросам народного образования (1913—1914), Первого Всероссийского съезда преподавателей русского языка (1916). После Октябрьской революции вел методическую работу с учителями, преподавал на курсах ликбеза, читал лекции на педагогическом факультете 2-го МГУ (1923—1924).