Для изучения дифракции предложил метод эталонного уравнения. Первым решил труднейшую проблему распространения радиоволн вокруг земного шара, сделав тем самым революционный шаг в теории дифракции. Метод параболического уравнения Фока–Леонтовича открыл новые возможности в изучении распространения радиоволн. Современные работы по дифракции радиоволн опираются на эти результаты Фока. При этом он создал мощнейшие асимптотические методы, равных которым в математической физике не было.
Решил задачу о тепловом пробое диэлектриков (получил систему нелинейных уравнений и нашел область существования ее решения). Для плоских электродов задача была решена до конца, и результаты расчетов получили впоследствии экспериментальное подтверждение.
Решил поставленную еще Лагранжем задачу о движении газов в стволе орудия во время выстрела.
В.А. Фок не просто решал хотя и очень сложные, но все же конкретные задачи. Ему принадлежит ряд весьма глубоких идей и утверждений, значительно опережавших уровень современной ему теоретической физики и предопределивших появление новых областей исследования. Так, с целью геометризации он в качестве способа задания взаимодействия между заряженными и тяготеющими телами ввел понятие параллельного переноса полувектора и получил обобщенное уравнение Дирака в геометрии Римана. Теперь обобщение этого понятия лежит в основе теории сильных и электрослабых взаимодействий. Обнаружил существование «динамической симметрии» и продемонстрировал ее на примере атома водорода.
Занимался не только основополагающими вопросами физики, но всячески боролся с нападками на квантовую механику и теорию относительности. Внес большой вклад в изучение философских проблем квантовой механики.
Своими научными трудами и личным общением сыграл большую роль в развитии теоретической физики в СССР и особенно в Ленинграде: создал мощную школу теоретической и математической физики. Достаточно сказать, что его учениками являются многие известные ученые: Л.Д. Фаддеев, М.Г. Веселов, Л.А. Вайнштейн, Ю.В. Новожилов, Н.С. Крылов, Ю.Н. Демков и многие др. Не одно поколение физиков и философов было воспитано на его работах.
В совершенстве владел немецким, французским и английским языками.
Опубликовал более 200 научных работ. Написал 8 книг.
Лауреат Ленинской премии за работы по квантовой теории поля (1960). Член ряда зарубежных академий наук и научных обществ. Удостоен многих национальных и международных наград, в частности премии им. Менделеева за работы по квантовой теории строения сложных атомов (1936); медали имени Гельмгольца (1971).
Умер В.А. Фок 27 декабря 1974 г. Похоронен на Комаровском кладбище в Санкт-Петербурге. Могила является памятником культурно-исторического наследия.
