Химик-органик, профессор, заведующий основной кафедрой химии физико-математического факультета (1873-1890). Создатель первой научной школы химиков в Московком университете, один из учредителей Русского химического общества. Исследования В.В. Марковникова посвящены теоретической органической химии, органическому синтезу и нефтехимии. Он сформулировал правила о направлении течения реакций присоединения, отщепления и замещения, а также изомеризации в зависимости от химического строения вещества, которые в наши дни известны как правила Марковникова. В 1883 г.
открыл углеводороды нового класса, названные им нафтенами. В 1889 г. впервые получил суберон. По инициативе В.В. Марковникова был издан "Ломоносовский сборник" (1901), посвященный истории химии в России.
Скончался В.В. Марковников 29 января 1904 года похоронен в Москве на Ваганьковском кладбище (27 уч.).