Родился в многодетной семье (6 детей). Отец работал механиком машинно-тракторная станции (МТС). С 10 лет одновременно с учёбой работал в МТС и в колхозе.
В 1954 году призван на срочную службу в Советскую Армию. Служил в артиллерийском полку горно-стрелковой дивизии Туркестанского военного округа в городе Сталинабад (ныне столица Таджикистана Душанбе). В 1956 году направлен на учёбу в Рязанское артиллерийское училище, которое окончил в 1959 году. По окончании училища оставлен в нём командиром взвода курсантов.
В 1960 году прошёл переподготовку на военных курсах и направлен в только что сформированные Ракетные войска стратегического назначения СССР, служил техником в ракетной части в Читинской области до 1964 года. Член КПСС.
В 1967 году окончил Военную академию имени М. В. Фрунзе, назначен командиром мотострелкового батальона в Группе советских войск в Германии. В августе 1968 года участвовал в воде войск в Чехослованию, силами своего батальона захватил военный аэродром под Прагой, а затем несколько важных объектов в Праге. С 1969 года — начальник штаба мотострелкового полка, с 1970 года — командир мотострелкового полка в Группе советских войск в Германии.
С 1973 года — командир учебной мотострелковой дивизии в Ленинградском военном округе, генерал-майор (1975). С 1975 года — командир армейского корпуса в Архангельске. В 1979 году окончил Военную академию Генерального штаба. С 1979 года — командующий 28-й общевойсковой армией в Белорусском военном округе. Во главе армии принимал участие в крупнейших советских военных учениях «Запад-81».
С октября 1981 года — первый заместитель командующего войсками Ленинградского военного округа. С июня 1984 года — командующий войсками Среднеазиатского военного округа. В декабре 1986 года отказался по требованию руководства Коммунистической партии Казахской ССР выводить войска округа на улицы для разгона митингов в Алма-Ате. Откомандировывался для участия в работах по ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы.
С января 1987 года — первый заместитель начальника Генерального штаба ВС СССР, по поручению Генерального секретаря ЦК КПСС М. С. Горбачёва разработал проект военной реформы, который, в частности, предусматривал сокращение срока срочной службы с 2-х лет до 18 месяцев. Однако основные положения встретили несогласие Министра обороны СССР Д. Т. Язова, в результате Лобов был отстранён от должности в ноябре 1988 года и долгое время находился в распоряжении министра. С февраля 1989 года — первый заместитель начальника Генерального штаба ВС СССР — начальник штаба Объединенных Вооружённых Сил государств — участников Варшавского договора. После роспуска Варшавского договора вторично находился в распоряжении министра. С июля 1991 года — начальник Военную академии имени М. В. Фрунзе.
После событий ГКЧП был 25 августа 1991 года назначен начальником Генерального штаба ВС СССР, вторично разрабатывал концепцию военной реформы, пытался смягчить негативные последствия для армии усиливающегося развала СССР. После прекращения существования СССР в декабре 1991 года в третий раз остался не у дел. С января 1991 года — военный инспектор-советник Группы генеральных инспекторов Министерства обороны. После её расформирования в мае 1992 года — в распоряжении Министра обороны Российской Федерации, некоторое время был военным советником Президента Российской Федерации. В третий раз работал над проектом военной реформы. Планировал сокращение административных функций Министерства обороны и усиление роли Генерального штаба в руководстве войсками, перевод армии на бригадную организацию с упразднением дивизионного и полкового звеньев, сокращение срока срочной службы. Практически все положения были отвергнуты руководством Министерства обороны России, после чего в марте 1994 года вышел в отставку.
Живёт в Москве. Народный депутат СССР (1989—1991).
Автор большого числе научных трудов, в том числе «Искусство военной хитрости» (1983), «Ставка на хитрость» (1984), «Информация в экономическом противоборстве систем» (1985), «Военная хитрость в истории войн» (1987), «Место и роль информации» (1987), «Воспитание чести и достоинства в Российской армии» (1988), «Военная реформа: связь времен» (1991), «Военная хитрость» (1992), «Военная хитрость и внезапность», более 200 статей в сборниках и в военных журналах.