Совместно с И.А. Каблуковым В.А. Кистяковский одним из первых выдвинул идеи объединения химической теории растворов Менделеева и физической теории электролитической диссоциации Аррениуса, которая в то время вызывала много возражений у таких известных химиков, как Д.И. Менделеев, Н.Н. Бекетов, Д.П. Коновалов, Ф.М. Флавицкий (Россия), Г. Армстронг (Англия), И. Траубе (Германия) и др. Выступая на XI съезде естествоиспытателей и врачей (1901, Санкт-Петербург) с докладом «Разбор возражений на теорию электролитической диссоциации», он высказал твёрдое убеждение, что «теоретическая химия должна оставаться на почве теории электролитической диссоциации, как на тропинке, выводящей химию на широкий путь теоретических знаний». Свой доклад он закончил словами: «…химизм и электролитическая диссоциация также тесно связаны, и ясно, что качественно можно объяснить свойства растворов также и химизмом. Но для нас важна количественная сторона дела! И как ни дороги нам наши традиции, мы должны стать в ряды сторонников теории электролитической диссоциации, надеясь, конечно, что в будущем удастся замкнуть этот круг зависимостей, найдя непосредственную связь химизма и электролитической диссоциации».
В середине 1920-х гг. Кистяковский создал новое научное направление – коллоидо-электрохимию, под которой понимал «учение о процессах, происходящих на границах фаз, т.е. образование, разрушение и общее поведение коллоидных и иных плёнок и ламмелей, и изучение их устойчивости в связи с наблюдаемыми при этом электрическими и электрохимическими явлениями».
Изучая взаимосвязь свойств коллоидных частиц с их электрохимическим поведением, он развил представления о процессах коррозии металлов и электрокристаллизации и объяснил явление пассивации металлов. В основе его гипотезы лежит признание существования на поверхности металлов тонкой защитной плёнки, непроницаемой для атмосферного кислорода, появляющейся в результате электрохимических процессов. Процесс коррозии в растворах окислителей учёный объяснил разрушением первичной окисной плёнки и развитием автокаталитического процесса разрушения металла. Кистяковский показал, что электрохимические процессы весьма существенно изменяются в случае, когда электроды движутся в растворе электролита (мотохимические и мотоэлектрические явления).
Результаты своих экспериментальных и теоретических изысканий Кистяковский обобщил в т.н. «фильмовой теории коррозии» – одном из вариантов электрохимической теории коррозии металлов. На основе фильмовой теории коррозии он развил представления о защитных свойствах естественных оксидных плёнок на металлах и разработал ряд практических методов защиты металлов от коррозии. Эти изыскания учёного нашли широкое применение в гальваностегии, процессах рафинирования металлов и гидроэлектрометаллургии.
