Научные работы В. И. Модестова были в значительной степени основаны на археологических данных Древней Италии и имели большое значение при исследовании материальной культуры народов, с древности населявших Апеннинский полуостров. В работе «Римская письменность в период царей» он доказал, что латинская письменность восходит еще к доримской эпохе. В книге «Введение в римскую историю» (в двух частях) он изложил историю древнейшей Италии на основании памятников материальной культуры, а также лингвистических и историко-традиционных данных. Им была написана монография о римском историке Таците и сделан полный перевод его сочинений, опубликован фундаментальный курс «Лекции по истории римской литературы». Известность получили и его книги и статьи по современной ему политике и общественной жизни некоторых стран Западной Европы (Италии, Германии, Франции).