В. Г. Васильевский — автор многих трудов по социально-экономической истории Византии, истории русско-византийских отношений. Он первым, используя актовый материал, приступил к изучению внутренней, главным образом аграрной, истории и налоговой системы Византии. Он доказал значительное распространение в византийской деревне VIII–IX вв. свободной крестьянской общины и правильно связал это явление с колонизацией территории Балканского полуострова славянами. Велика его заслуга в изучении русско-византийских отношений в X–XII вв. Им было внесено много нового в область источниковедения; в житийных памятниках он обнаружил множество ценных сведений по культуре и быту; издал (с обширными комментариями) ряд исторических источников. Известность получили его труды: «Византия и печенеги» (1872), «Законодательство иконоборцев» (1878), «Материалы для внутренней истории Византийского государства» (1879–1880), «Советы и рассказы византийского боярина XI века» (1881) и другие.