В центре внимания В. находились вопросы истории русской литературы допетровского периода, истории русского языка, начиная с древнейших времен до XVIII в. В. также занимался исследованием вопросов, связанных с преподаванием русского языка и словесности.

Антропология, этнография, археология. Будучи учеником Г.де Мортилье, В. перенес в Россию традиции и исследовательские подходы французской палеоэтнологии –ведущей в то время европейской школы по изучению каменного века. Впервые применил к памятникам на территории России французскую схему развития палеолита, строгие научные описания и рисунки каменных орудий. Сочетал занятия антропологией, этнографией и первобытной археологией. Собрал значительные коллекции по украинцам и другим восточным славянам для Этнографического отдела Русского музея. За время преподавания в Париже и Петербургском университете создал свою палеоэтнологическую школу, представители которой занимали ведущие позиции в 1920-е гг. В начале 1930-х гг. школа подверглась полному разгрому, как не соответствующая марксизму.

Свой исследовательский путь В. начинал с изучения классической филологии, затем посвятил себя изучению литовского языка и истории Литвы. Владел 16 языками. Научная деятельность В., в отличие от политической, в настоящее время изучена слабо.

Этнография, фольклористика, лингвистика, археология прибалтийских народов (литовцев и латышей). Занимался также библиографией и книговедением. В 1881—89 гг. При поддержке Русского географического общества в 1884—1887 гг.собирал в Литве этнографические, диалектологические, фольклорные материалы, записал около 300 песен, тысячу сказок, две тысячи образцов малых фольклорных жанров. Подготовил и издал в 1886 г. программу собирания фольклорных, этнографических, диалектологических материалов в Литве. В 1888—1889 годах собирал сведения об археологических памятниках южной части Литвы и проводил археологические раскопки. Составил «Литовскую хрестоматию» (1901—1904, 2 части), в которую включил отрывки из произведений ряда литовских авторов и памятники латышского и прусского языков, образцы литовских диалектов и фольклора. Издал ряд этнографических очерков о Литве, Жмуди, Витебской и Сувалкской губерниям, а также статей о говорах Виленского края, литуанизмах в старобелорусском языке, литовских писателях XVI—XIX веков.В 1908—1909 гг. впервые записал на восковые валики литовские народные мелодии.

Ботаника, альгология, микология

В. являлся видным деятелем российского образования и просвещения. Ему принадлежит авторство многих проектов, направленных на развитие отечественного среднего и высшего образования. В частности, он разработал один из наиболее прогрессивных проектов развития женских учебных заведений.

Химия, органическая химия, аналитическая химия

История права, гражданские законы.

Химия, физическая химия