В. М. Сысоев — член Кавказского отдела Императорского русского географического общества, автор многих научных работ. Написанная им книга «Эльбрус» (1900) — фундаментальный свод сведений по геологии, а также по истории покорения высочайшей вершины Европы, не потерявший своей актуальности и в наши дни. Его перу принадлежит обобщающая монография по истории Азербайджана с древнейших времен до завоевания Азербайджана Российской империей. Он также много сделал для изучения Кубанской области; был председателем Общества любителей изучения Кубанской области, действительным членом Кубанского областного статистического комитета, заботился о состоянии и развитии Кубанского археологического музея (в 1897 г. он издал первый каталог коллекций музея). В числе его работ: «Карачай в географическом, бытовом и историческом отношении» (1913), «Атешга, или Храм огнепоклонников в Сураханах» (1925), «Древности Нахичеванской АССР» (1928) и другие.