Он - автор более чем 100 научных работ, среди которых - 7 монографий. В 1951 г. он защитил докторскую диссертацию, а в 1952 - уже стал профессором Харьковского университета.

В 1961 г. В.А.Марченко переходит в только что созданный Физико-технический институт низких температур, где принимает активное участие в организации Математического отделения, в котором проводился широкий круг фундаментальных и прикладных исследований.

Параллельно он продолжал, вплоть до 1966 г., начавшуюся с 1945 г. педагогическую деятельность в университете. Многие поколения студентов могут похвастаться тем, что слушали глубокие и интересные лекции "самого" Марченко.

В университете и в институте В.А.Марченко воспитал более двух десятков кандидатов и докторов наук.

Выступления его на многочисленных научных конференциях во многих странах мира всегда вызывали огромный интерес участников и утверждали авторитет украинской науки.

В.А.Марченко всегда занимал активную позицию в решении социальных и общественных задач. Интенсивно занимался задачами школьного образования, долгие годы был Президентом Харьковского математического общества, редактором и членом редколлегий многих отечественных и зарубежных математических журналов, его многократно избирали народным депутатом различных уровней. И до настоящего момента участвует в прогнозировании и формировании перспектив Харькова как интеллектуального центра.