В. В. Хвостова известна своими работами по эффекту положения у Drosophila melanogaster — ей принадлежит открытие эффекта положения гена cubitus interruptus. Весомый вклад внесла В. В. Хвостова в развитие радиационной генетики. Ею совместно с коллегами и учениками была установлена зависимость возникновения разных типов мутаций от дозы, вида и интенсивности Х-лучей на дрозофиле и на различных видах растений.
После разгрома генетики в СССР многие приоритетные направления генетики были утрачены, и именно В. В. Хвостовой были возрождены такие важные из них, как геномный анализ у отдалённых межвидовых и межродовых гибридов злаков. Известны работы В. В. Хвостовой в области цитогенетики растений: изучение закономерностей радиационного и химического мутагенеза, анализ плодовитости, зимостойкости, устойчивости к грибным заболеваниям мутантов и отдалённых гибридов.
Вера Вениаминовна родилась в семье русских интеллигентов. Отец Вениамин Михайлович Хвостов — юрист, профессор Московского университета, мать Надежда Павловна — преподаватель русского языка, директор известной в Москве женской Хвостовской гимназии на Арбате (Кривоарбатский переулок, 15).
После окончания средней школы Хвостова работала учительницей в начальной школе (1920). В 1925 году она окончила биологическое отделение педагогического факультета 2-го Московского государственного университета, работала научным сотрудником на Московской педагогической биостанции Московского отдела народного образования.
С 1927 года Хвостова — ассистент кафедры общей биологии и генетики Московского педагогического института, руководимой В. Ф. Натали (работала там до 1934 года). В 1934 году она поступила в аспирантуру Института экспериментальной биологии, возглавляемого Н. К. Кольцовым. Там она работала в лаборатории генетики, руководимой Н. П. Дубининым. В 1938 году Хвостова защитила диссертацию на соискание учёной степени кандидата биологических наук по специальности «генетика». Работа была посвящена изучению эффекта положения гена cubitus interruptus у Drosophila melanogaster. Этой работой Хвостова «буквально „ворвалась“ в генетику».
В. В. Хвостова — автор учебника «Генетика для зоотехников» (1931), соавтор учебника по общей биологии для пединститутов (с В. Ф. Натали и К. В. Магржиковской, 1934).
После защиты диссертации, с 1938 по 1941 год, Хвостова — научный сотрудник лаборатории генетики Института цитологии, гистологии и эмбриологии АН СССР. Вместе с Н. П. Дубининым, И. Б. Паншиным, А. А. Прокофьевой-Бельговской и другими ею были выполнены классические работы по механизмам образования сложных хромосомных перестроек, влиянию различных доз Х-лучей на распределение разрывов в хромосомах, на частоту возникающих летальных мутаций. В связи с необходимостью критического анализа представлений Т. Д. Лысенко о «вегетативной гибридизации у растений» она участвовала в экспериментальных работах по изучению влияния прививок подвоя на привой. Статья Хвостовой «Проблема генотипического влияния при прививках и трансплантациях» (1940) сыграла важную роль в дискуссиях по проблемам генетики, развернувшихся в СССР в 1936 и 1939 годах.
Во время войны в 1941—1942 годах Хвостова учительствовала в школах сёл Назарьева и Высокого Рязанской области, в 1942—1943 годах — в эвакуации работала библиографом в Публичной библиотеке города Фрунзе. В 1943 году вернулась в Москву и работала старшим научным сотрудником в лаборатории биометодов борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур Московского филиала Всесоюзного института защиты растений, а в 1945—1948 годах — ассистентом на кафедре общей биологии Московского стоматологического института.
В лабораторию генетики Института цитологии, гистологии и эмбриологии АН СССР Хвостова возвратилась в 1946 году. Здесь она работала в должности старшего научного сотрудника до 1948 года. После августовской сессии ВАСХНИЛ и расформирования лаборатории генетики в августе 1948 года Вера Вениаминовна в полной мере разделила участь опальных генетиков — «менделистов-морганистов», надолго лишена возможности заниматься научной работой, была вынуждена работать главным библиографом Всесоюзной государственной библиотеки иностранной литературы, затем — старшим научным сотрудником Института научной информации АН СССР.
В 1955 году Хвостова подписала «Письмо трёхсот».
В 1950-х годах в связи с развёртыванием широкомасштабных исследований в области ядерной и космической программ в СССР учёные столкнулись с необходимостью точно знать последствия влияния радиации и других типов излучений, условий космических полётов на наследственность живых организмов и, прежде всего, на наследственность человека и использовать эти знания для решения практических задач.
В 1956 году в Институте биофизики АН СССР была создана лаборатория радиационной генетики под руководством Н. П. Дубинина, куда были приглашены находившиеся в опале генетики. В 1956 году сотрудником лаборатории радиационной генетики стала и Хвостова. Она была в числе первых, кто включился в изучение влияния условий космических полётов и радиации на живые организмы, разрабатывал теорию экспериментального мутагенеза и внедрял методы радиационной генетики в селекцию.
Вера Вениаминовна и её ученики возродили в России геномный анализ растений с помощью изучения мейоза у отдалённых гибридов — раздел генетики, полностью уничтоженный во времена лысенкоизма. На основе этих работ возникло оригинальное отечественное направление в науке — генетика мейоза растений.
Исследования в лаборатории Хвостовой велись по нескольким направлениям: изучение индуцирующего и повреждающего эффекта физических и химических мутагенов, определение мутагенных свойств разных видов радиации, выявление роли генотипа сорта в реакции на радиацию.
В 1965 году В. В. Хвостовой без защиты диссертации, по совокупности работ была присуждена учёная степень доктора биологических наук. В 1966 году она была утверждена в учёном звании профессора по специальности «генетика».
С 26 апреля 1966 года Хвостова по приглашению директора Института цитологии и генетики (ИЦиГ) Сибирского отделения (СО) Академии наук СССР Д. К. Беляева возглавила созданную ею лабораторию цитогенетики в Новосибирске, заведующей которой она была до кончины в 1977 году. Новосибирский период стал одним из ярких и насыщенных периодов научной биографии Веры Вениаминовны. Здесь раскрылся её талант учёного и педагога, потенциал организатора науки. За десять лет, что она провела в Новосибирске, она заложила фундамент новосибирской школы цитогенетиков.
Лаборатория развивала работы по цитогенетике зимостойкости и плодовитости отдалённых гибридов злаков, по геномному анализу, радиационному и химическому мутагенезу растений, по отбору сельскохозяйственно ценных мутантов зерновых и бобовых культур, генетическому контролю мейоза и эволюции кариотипов злаков. В лаборатории Хвостовой были выполнены пионерские работы по дифференциальной окраске хромосом злаков. Под руководством и редакцией Хвостовой была создана серия коллективных монографий по животрепещущим проблемам генетики: «Цитогенетика пшениц и её гибридов» (1971), «Генетика картофеля» (1973), «Генетика и селекция гороха» (1975), «Цитология и генетика мейоза» (1975) и другие.
В. В. Хвостова была членом Объединённого учёного совета по биологическим наукам при Президиуме СО АН СССР, Учёного совета ИЦиГ СО АН СССР, одним из организаторов кафедры цитологии и генетики Новосибирского государственного университета.
За большие заслуги в развитии науки, внедрение результатов исследований в народное хозяйство страны В. В. Хвостова в 1971 году была награждена орденом Трудового Красного Знамени.
Умерла Вера Вениаминовна 22 апреля 1977 года. Похоронена на кладбище в Академгородке.
В 1977 году решением Отделения общей биологии Академии наук СССР учреждены Хвостовские чтения, которые проводились в 1978, 1980, 1983, 1986 и 1990 годах.
В. В. Хвостова — автор более 160 научных работ. Она была инициатором написания ряда коллективных монографий и тематических сборников, ответственным редактором десяти монографий, в пяти из них — соавтор. Владея основными европейскими языками, она перевела с немецкого, английского и французского языков семнадцать важных научных трудов.
В. В. Хвостова была научным редактором книг и сборников: