Основное научное направление – взаимодействие электромагнитных волн с заряженными частицами замагниченной плазмы. Являлся руководителем многих научно-исследовательских проектов, грантов, программ. Автор около 190 научных и методических работ. Участвовал во многих международных и всесоюзных (всероссийских) конференциях по физике плазмы и проблемам высшего образования. Проходил научную стажировку в Дании (1968 г.), находился на 2хмесячной научной работе в Англии (1982 г.). В издательстве РУДН изданы учебные пособия для студентов: Физическая кинетика, 1968; Дрейфовая теория движения заряженных частиц в электромагнитных полях, 1987; Атомная физика, 1990 (с грифом Минобр.), История и методология физики, 2007; Физические принципы ускорения заряженных частиц, 2011. В издательстве «Высшая школа» - учебное пособие с грифом УМО по физике «Физика атома и атомных явлений», 2010. В издательстве «Просвещение» – учебные пособия для школьников: Физика плазмы, 1970, 1983 и Физика раскрывает тайны Земли, 1976, переведенные в ряде стран мира. Издательством «Либроком» выпущена монография «История возникновения квантовой механики и развитие представлений об атоме», 2009.

Под руководством профессора В.П. Милантьева защитили кандидатские диссертации 17 аспирантов (в том числе – 9 иностранцев), которые успешно работают в различных учреждениях нашей страны, в том числе, в РУДН, и разных стран мира. Подготовлено более 40 специалистов (дипломников, бакалавров, магистров). Более 30 лет заведовал кафедрой экспериментальной физики РУДН. В течение ряда лет был председателем специализированного Совета РУДН по защитам кандидатских диссертаций по физическим наукам (01.04.02 и 01.04.03), членом Ученых Советов РУДН и физмата, председателем секции физики методического совета физмата, главным редактором журнала «Вестник РУДН. Серия «Физика»», членом московского физического общества, членом комиссии по физике плазмы при Минвузе СССР, членом Нью-Йоркской Академии наук.

Имеет правительственные награды: Орден Дружбы, медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» 2-ой степени, медаль «Ветеран труда», а также знак «Отличник высшей школы». Имеет почетное звание «Заслуженный профессор РУДН».