Окончив в 1909 г. факультет восточных языков Санкт-Петербургского университета по китайско-маньчжурскому разряду, Владимирцов остался работать в Alma Mater на кафедре монгольской и калмыцкой словесности.
В 1911 г., получив степень магистра после сдачи соответствующих экзаменов, он отправился в Кобдоский округ Западной Монголии, для сбора информации по языку дербетов и байтов, которое было начато им ещё в студенчестве. С 1911 по осень 1915 гг., с небольшим перерывом, Владимирцов производил лингвистические и этнографические исследования, путешествуя по Западной и Центральной Монголии. В Петербург он вернулся с материалами по монгольским говорам и наречиям, монгольскому эпосу, шаманизму, буддизму, а также большой коллекцией монгольских и ойратских книг.
Учёный приступил к подготовке публикаций, параллельно читая лекции в университете и занимаясь приведением в порядок собрания монгольско-ойратских рукописей Азиатского музея АН. В декабре 1918 г. Владимирцову было присвоено звание профессора.
Научное наследие Б. Я. Владимирцова состоит из 69 публикаций.