Его научные интересы сосредоточивались, в основном, на истории физико-математической мысли Античности, Средневековья, эпохи Возрождения, XVI–XVII вв. В 1940 гг. с работой в ИИЕ В.П. Зубов совмещал работу в Институте истории и теории архитектуры, где написал труд, посвящённый архитектуре Византии и западного Средневековья, а также преподавал в Академии архитектуры и Московском архитектурном институте. Его перу принадлежат получившие европейское признание труды по истории философии и науки: «Леонардо да Винчи: 1452–1519» (1961 г., перевод на английский и болгарский языки), «Аристотель: Человек, наука, судьба наследия» (1963 г.), «Развитие атомистических представлений до начала ХIХ в.» (1965 г.). В.П. Зубов перевёл на русский язык и прокомментировал трактаты парижских номиналистов XIV в. (Николая Орема, Жана Буридана, Томаса Брадвардина), сочинение Данте Алигьери «Монархия», «Метафизические начала естествознания» Иммануила Канта, исследовал труды классических авторов в эстетическом, научном и техническом планах, сочетая биографическое изложение с историческим анализом концепции. По возможности стремился проследить историю развития идей в широком диапазоне – от античных произведений до сочинений на древнерусском языке, уделял большое внимание изучению особенностей научной терминологии. Ряд работ В.П. Зубова посвящён истории русской книжности: изучению славянского перевода «Источника знания» Иоанна Дамаскина, русским переводам и переработке сочинений Аристотеля в XVII в., истории влияния идей испанского мистика XIII в. Реймонда Лулли в России, древнерусским философским трактатам XV в., произведениям Михаила Васильевича Ломоносова, русских литераторов XIX в. (Дмитрия Владимировича Веневитинова, Николая Михайловича Языкова, Льва Николаевича Толстого). В 1960 г. В.П. Зубов стал действительным членом Международной академии истории наук; в 1963 г. избран в Шведскую королевскую академию истории наук и античности. В 1963 г. посмертно награждён медалью им. Дж. Сартона за вклад в развитие истории науки. Похоронен на Введенском кладбище Москвы. В марте 1970 г. в Москве по адресу ул. Б. Коммунистическая (ныне А.И. Солженицына), д. 9, состоялось торжественное открытие мемориальной доски с надписью: «В этом доме жили и работали видные деятели русской науки и культуры Павел Васильевич и Василий Павлович Зубовы». С 2000 г. Художественным музеем г. Александрова проводятся Зубовские чтения, посвящённые трудам В.П. Зубова по истории науки и архитектуры, а также роду Зубовых, чья жизнь и деятельность неразрывно связаны с Владимирским краем. В 1993 г. в ИИЕТ состоялась конференция, посвящённая его памяти, в 2000 г. – Международная научная конференция «Наука и искусство в культуре Средних веков и эпохи Возрождения», посвящённая 100-летию со дня рождения В.П. Зубова.