Одним из предметов, который на факультете некому было преподавать, была нормальная анатомия. Какова же была радость деканата, когда там узнали, что в столицу Болгарии прибыл ученый с мировым именем – харьковский профессор Воробьев. 20 марта 1920 года Владимир Петрович уже приступил к чтению соответствующего курса. За те полтора года, которые Воробьев пробыл в Софии, он создал кафедру анатомии, анатомический музей, воспитал преемников. Сейчас кафедра нормальной анатомии в Софийском университете носит его имя. Но чем дальше, тем больше скучал профессор по Харькову. Ученики писали ему, что работа на медицинском факультете продолжается. Не сразу Владимир Петрович решился вернуться. Пишут, что беспокоило то, как его встретит ЧК. Воробьев участвовал в экспертизе трупов расстрелянных красными белых офицеров, проводившейся администрацией Деникина. Но осенью 1921 года анатом все же отбыл на родину.

К моменту его возвращения медицинский факультет выделился из университета, объединился с женским медицинским институтом и в 1921 году получил наименование Харьковского медицинского института. В 1922 году кафедру нормальной анатомии в нем возглавил Владимир Петрович. А в 1924 году умер Владимир Ильич Ленин и поступило предложение сохранить его тело для потомков. Поначалу тело вождя хотели заморозить, но доктор Борис Збарский предложил использовать другой метод – бальзамирование. По его мнению, единственным человеком, который мог это осуществить, был работавший в Харькове Владимир Петрович Воробьев. По сути, автором метода, с помощью которого и бальзамировали Ленина, был Мельников-Разведенков, который еще в 1895 году предложил для приготовления анатомических препаратов использовать три раствора, составными частями которых являлись формалин, соли разных кислот (в первую очередь, уксусной), винный спирт, глицерин и обычная вода. Воробьев же много работал над восстановлением высыхающих тканей, разработал метод их оживления с помощью воды, раствора уксусной кислоты и перекиси водорода. Подойдя вплотную к вопросу сохранения трупа целиком, Владимир Петрович предлагал все без исключения ткани (мышцы, кожа, жир), трубчатые кости и позвоночник обрабатывать консервирующими веществами, каждая клетка должна была пропитаться глицерином и уксусным калием – невысыхающими, притягивающими влагу из воздуха веществами. В бальзамируемое тело через сосудистую систему следовало вводить до полного насыщения спирт, формалин, глицерин, в которых растворены уксусные соли, иногда и полностью погружая труп в смесь этих веществ.

25 марта Воробьев приехал в Москву и уже на следующий день приступил к работе. Время работало против докторов, поскольку тело уже начало покрываться пятнами, открылись глаза и рот, началось гниение. С 26 марта склеп был закрыт для посещения, и все участники проекта практически поселились в его глубинном помещении, где температура редко поднималась выше 0°. Воробьев и Збарский полумертвыми приходили для нескольких часов сна в гостиницу, и в конце концов Дзержинский взял с них слово, что они будут сменять друг друга. Работа была сделана за четыре месяца. Совершенно очевидно, что для своего времени достижение Воробьева и его коллег было уникальным. Владимир Петрович был удостоен единственного в своем роде звания Заслуженного профессора, а также награжден 40 тысячами червонцев. В 1927-м он получил премию имени Ленина, в 1934-м (вместе со Збарским) – орден Ленина, в 1935-м он был избран членом Украинской Академии наук и даже членом ЦИК Украины.

Воробьеву стало гораздо легче осуществлять самые различные свои проекты, печататься, открывать новые учреждения. Так, при его непосредственном участии был открыт Институт экспериментальной медицины им. Мечникова. При кафедре Воробьев создал музей становления человека. С 1932 года довольно продолжительное время профессор работал в Берлине. Важнейшей же работой последнего десятилетия жизни анатома стало создание «Атласа анатомии человека» – издание, важность и полезность которого трудно переоценить.