Основные труды В. Ф. Миткевича были посвящены изучению электромагнитных явлений, проблем проводной и беспроводной связи, передачи электрической энергии. Он первым предложил расщепление фаз для высоковольтных линий электропередачи; предложил для преобразования переменного тока в постоянный схему выпрямителя, широко известного как "двухполупериодный выпрямитель со средней точкой", и схему трехфазного выпрямителя. Исключительное научное и практическое значение имели его исследования природы электрической дуги. Он организовал первую в России лабораторию теоретических основ электротехники; по ее образцу создавались лаборатории в других электротехнических школах. Автор 17 научных монографий и учебников, в том числе курсов по теоретическим основам электротехники, а также свыше 120 статей и докладов в различных научно-технических журналах.