Родился на станции Новки, ныне Камешковского района Владимирской области.
Служил в Русской императорской армии с 1916 года по 1918 год: курсант 3-й Московской школы прапорщиков, прапорщик. Сражался в боях Первой мировой войны на Западном фронте, начальник пулемётной команды.
В Красной Армии с 1919 года. В годы Гражданской войны В. И. Вострухов участвовал в ликвидации бандитизма на Украине и в боях на Южном фронте, адъютант стрелкового полка.
В межвоенный период В. И. Вострухов — начальник хозяйственной команды стрелкового полка, командир роты караульного батальона Московского военного округа, командир запасного полка, помощник командира стрелкового полка. С 1923 года — командир стрелкового полка. В 1925 году окончил Стрелково-тактические курсы усовершенствования комсостава РККА «Выстрел» им. Коминтерна, по окончании назначен старшим преподавателем этих курсов. С 1932 года — начальник Cтрелково-тактического института «Выстрел». В 1933 году окончил вечернее отделение Военной академии имени М. В. Фрунзе. С 1934 года — помощник инспектора пехоты и стрелковой подготовки РККА, старший помощник инспектора пехоты РККА. С 1940 года В. И. Вострухов — инспектор 1-го отдела Управления боевой подготовки Красной Армии, 4 июня того же года ему было присвоено звание генерал-майор.
С начала Великой Отечественной войны генерал-майор В. И. Вострухов в должности заместителя командующего 22-й армии Западного фронта по тылу. С 20 октября 1941 года временно был допущен к исполнению должности командующего этой армией, которая вела тяжёлые оборонительные бои в составе Калининского фронта на рубеже Идрица — Дрисса — Витебск. Под натиском превосходящих сил противника армия отходила на восток, и на рубеже Осташков — Селижарово войскам удалось закрепиться и приостановить наступление противника. Из выписки телеграммы № 655 от 23 ноября 1941 года товарищу Сталину:
В феврале 1942 года В. И. Вострухов — в распоряжении Главного управления кадров. С марта по апрель 1942 года — командующий 31-й армией Калининского фронта, оборонявшейся на рубеже населённых пунктов Родня — Погорелово — Городище (Калининская область). С 10 апреля 1942 года — начальник тыла — заместитель командующего по тылу Калининского фронта. С ноября 1942 года — заместитель командующего по тылу 30-й армии Западного фронта. С апреля 1943 года — начальник тыла — заместитель командующего по тылу Степного военного округа (9 июля 1943 года преобразован в Степной фронт, с 20 октября — во 2-й Украинский фронт). 25 сентября 1943 года В. И. Вострухову присвоено звание генерал-лейтенант. С 1945 года — заместитель командующего по тылу войсками Забайкальского фронта. 29 мая 1945 года — генерал-полковник.
После войны В. И. Вострухов — заместитель командующего войсками по тылу Забайкальско-Амурского военного округа. С 1946 года — начальник Военной академии тыла и снабжения им. В. М. Молотова. С 1949 года — начальник тыла ВВС СССР. С 1953 года — в запасе. Скончался 18 ноября 1971 года в Москве.
Иностранные ордена