Родился в Нижнем Новгороде в семье учителей.

Трудовую деятельность начал учеником формовщика фасонно-литейного цеха завода «Красное Сормово».

В 1931-1939 годах работал в конструкторское бюро судоверфи завода «Красное Сормово»: конструктор, руководитель группы конструкторского отдела.

Окончил вечернее отделение Нижегородского индустриального института (ныне Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева)(1936).

С 1939 года - ответственный конструктор-помощник строителя на заводской сдаточной базе в городе Хабаровске, руководил строительством сторожевых кораблей типа «Хасан».

С 1943 года вновь на работе «Красное Сормово»: начальник сектора, заместитель главного инженера, главный инженер конструкторского бюро в Центральном конструкторском бюро завода «Красное Сормово».

С 1954 года Воробьёв работал главным инженером вновь созданного в городе Горьком Центрального конструкторского бюро №112 (с 1974 года – СКБ «Лазурит», ныне открытое акционерное общество «ЦКБ «Лазурит»), с 1956 года начальник – главный конструктор ЦКБ-112. Руководил проектированием дизель-электрических (проекты 613С, 666, 613В, 665, 640, 633, 690, 940) и атомных (проекты 670, 670М, 945, 945а) подводных лодок, а также ряда специальных глубоководных аппаратов.

В 1960 году был назначен главным конструктором первой атомной подводной лодки проекта 670, вооруженной крылатыми ракетами с подводным стартом.

Звание Героя Социалистического Труда присвоено 28 апреля 1963 года - за создание и производство новых типов ракетного вооружения, а также атомных подводных лодок и надводных кораблей, оснащенных этим оружием, и перевооружения кораблей Военно-Морского Флота.

 Возглавлял ЦКБ «Лазурит» до 1980 года.

Одновременно с работой в конструкторском бюро занимался преподавательской работой. С 1974 года - преподаватель, затем профессор физико-технического факультета Горьковского политехнического института.

Депутат Горьковского областного и городского Советов депутатов трудящихся.

Лауреат Сталинской премии (1949).

Лауреат Ленинской премии (1970).

Жил в Нижнем Новгороде, похоронен на кладбище «Марьина Роща».

Награды: ордена Ленина (28.04.1963, 06.09.1978); Трудового Красного Знамени (24.09.1954); «Знак Почета» (16.07.1949, 26.06.1959).

Память: на здании ЦКБ "Лазурит" (Нижний Новгород, Сормовский район, улица Свободы, 37), установлена памятная доска (22.03.1997). На доме, где он жил (Нижний Новгород, Нижегородский район, улица Фрунзе, 23), установлена памятная доска (29.05.2012).

​