Основные научные интересы и труды Владимира Челомея относятся к области конструкции и динамике машин, теории колебаний, динамической устойчивости упругих систем, теории сервомеханизмов. Он автор 87 изобретений и научных трудов. Наиболее значительными его работами считается создание агрегатов, аппаратов и целых систем в области ракетно-космической и авиационной техники. Челомей руководил разработками ракеты-носителя «Протон», искусственных спутников Земли «Протон» и «Полёт», орбитальных станций серии «Алмаз», транспортных космических кораблей...