Выдающийся почвовед и ландшафтовед, основатель первой в мире научной школы почвоведов-географов в Санкт-Петербургском университете. Родился в Нижнем Новгороде. В 1898 закончил естественное отделение Московского университета по специальности «органическая химия». После участия в качестве проводника в экскурсии по Волге членов VII Международного геологического конгресса становится почвоведом Самарской земской управы, где работает до 1908 года, исследовал почвы и ландшафты западной части современной Оренбургской губернии. С 1908 по 1914 руководит почвенно-ботаническими экспедициями Переселенческого управления Министерства земледелия. В 1915 по приглашению Оренбургской земской управы приступает к почвенным и географическим исследованиям Оренбургской губернии. С 1921 года работает на географическом факультете университета в Ленинграде, где основал первую в мире школу почвоведов-географов.
Главные научные работы, посвященные территории Оренбуржья: «Естественные районы Самарской губернии» (1910), «Бузулукский уезд» (1914), «Естественные районы Оренбургской губернии» (1918). Последняя книга является лучшим образцом региональной физико-географической характеристики. Эти работы явились большим вкладом в ландшафтоведение. В трудах Неуструева заложены современные представления о почвенном покрове Оренбургской области. Вместе с Л. И. Прасоловым он разработал принципы естественно-исторического районирования, дал образец региональной физико-географической характеристики. В географическом ландшафте Неуструев видел общее понятие, не имеющее таксономического значения. Это направление в отечественном ландщафтоведении было впоследствии развито другим исследователем Оренбуржья Ф. Н. Мильковым.