Важнейшим научным достижением В. И. Розенгарта было создание общей концепции метаболизма фосфорорганических ксенобиотиков в организме позвоночных и беспозвоночных. Им было теоретически предсказано, что принцип преобразования этих соединений для ускорения их последующего выведения заключается в повышении их полярности, а следовательно и растворимости. Широкой известностью пользуются его нейрохимические исследования влияния различных судорожных воздействий на обмен белков и содержание ряда азотистых соединений в мозге, а также его вклад в развитие эволюционной биохимии. В. И. Розенгарт также известен как талантливый педагог и автор научно-популярных книг.