В область научных интересов В. А. Ломакина входили теория пластичности, теория вязкоупругости, механика структурно-неоднородных тел. Им были получены основополагающие научные результаты в области механики неоднородных деформируемых тел, в том числе даны постановки основных классов статистических краевых задач механики твердых деформируемых тел, основанные на методах теории случайных полей. Были предложены эффективные методы решения таких задач, проведен теоретический анализ ряда механических эффектов, определяемых структурной неоднородностью материала. Он также внес большой вклад в решение ряда технологических задач: разработал методы теоретического расчета распределения структуры свойств и остаточных напряжений в телах, прошедших термическую обработку; предложил методы расчета упругих, пластических и прочностных двухфазных металлических и армированных волокнами композитов. Автор свыше 70 работ, среди которых 5 монографий. Подготовил более 20 кандидатов и докторов наук.