Свою работу в науке В.В. Виноградов начал в двух направлениях – как историк религиозных движений и как историк языка. Его первая монография, опубликованная в 1917 г., была посвящена одной из важнейших проблем истории русской церкви – проблеме русского раскола («О самосожжении у раскольников-старообрядцев XVII–XX вв.» (см.: Робинсон А.Н. Забытые работы В.В. Виноградова // Русская литература. 1971. № 1. С. 164–167); вторая, выполненная в качестве магистерской диссертации под руководством А.А. Шахматова, – исторической фонетике («Исследования в области фонетики севернорусского наречия. Очерки по истории звука «ять» в севернорусском наречии» // Известия Российской акад. наук, ОРЯС. Пг., 1919. Т. XXIV. Кн. 1, 2; то же – отд. оттиск. Пг., 1923). Однако в первый же год по завершении диссертации Виноградов обращается к иной области – к поэтике. Уже в первой опубликованной теоретической работе он заявил, что из всех проблем стилистики он сосредоточивает свое внимание «только на задачах стилистики поэтического языка» («О задачах стилистики. Наблюдения над стилем Жития протопопа Аввакума» // Избранные труды. О языке художественной прозы. М.: Наука, 1980). Затем появились работы «Проблема сказа в стилистике» (1925), «К построению теории поэтического языка» (1927). Одновременно эти идеи разрабатывались на конкретном историко-литературном материале в статьях, составивших затем книгу «Эволюция русского натурализма» (1929) и работах об А. Ахматовой.
С 1921 г. В. Виноградов ведет научно-педагогическую работу в Ленинградском государственном университете, сотрудничает в Государственном институте истории искусств и Институте языка и мышления АН СССР. Он больше, чем другие отечественные исследователи, занимался проблемами языка художественной литературы в теоретическом плане, стремился определить сущность различных языковых единиц, форм языка: литературный язык – живая речь – язык художественной литературы. В исследованиях, статьях Виноградова, посвященных анализу художественной прозы и поэзии, многочисленных работах по теории литературных стилей были заложены основы современной лингвистической стилистики, получившей дальнейшее развитие в трудах его учеников. С 1930 г. Виноградов в Москве. Он работает в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова (1930–1969) сначала в качестве доцента, затем профессора, заведует кафедрой русского языка (1945–1968 гг.), является деканом филологического факультета, преподает в Московском государственном педагогическом институте им. В.И. Ленина.